大白猪MYOD1、AKT3基因启动子区多态性及生物信息学分析

为探究MYOD1和AKT3基因启动子区的多态性及其可能存在的影响基因表达的分子调控机制,试验采用PCR直接测序的方法对大白猪MYOD1和AKT3基因启动子区的多态性进行检测,同时利用生物信息学分析方法预测了大白猪MYOD1和AKT3基因的核心启动子区、CpG岛和转录因子结合域。结果显示,MYOD1基因共预测到5个核心启动子区、1个CpG岛区域和10个转录因子结合域,且第5个核心启动子区位于CpG岛区域内;AKT3基因共预测到6个核心启动子区,未发现CpG岛的存在。通过直接测序的方法检测到MYOD1基因在G-361T处存在1个SNP突变,但在本试验群体中只发现1种基因型,同时该突变位点位于第1个核心启动子区内;AKT3基因在启动子区T-1709C处存在1个SNP突变,包括TT、TC和CC 3种基因型,其中TT基因型为优势基因型,T为优势等位基因。遗传多态性分析提示,该突变位点多态信息含量(PIC)介于0.25～0.5之间,表现为中度多态。本研究初步探究了大白猪MYOD1和AKT3基因启动子区的多态性并预测了启动子区可能的调控因子和调控元件,为进一步研究MYOD1、AKT3基因对肌肉生长发育的调控机制及将突变位点作为遗传标记用于分子选育提供指导和依据。     

猪肌分化因子1基因启动子区多态性及生物信息学研究

为揭示猪肌分化因子(myogenic differentiation 1,MyoD1)基因启动子区多态性,本试验分别以野猪×从江香猪二元杂交猪、杜×长×大外三元杂交猪及贵州宗地花猪为研究对象,采用DNA池和直接测序技术,筛选MyoD1基因5'UTR及部分第1外显子区SNP位点,利用生物信息学软件预测SNP位点对核心启动子区、CpG岛和转录因子结合位点的影响。结果表明,在MyoD1基因5'UTR及部分第1外显子区筛查到3个SNPs位点,分别为A-39G、T+150C和C+227G;生物信息学软件预测发现,A-39G位点附近出现重要转录因子结合位点消失和新位点生成;CpGIslandsearcher软件分析得到多态位点突变前后CpG岛大小及GC含量发生改变,据此推测猪MyoD1基因5'UTR区域的A-39G位点对调控启动子功能元件有重要影响。     

贵州地方山羊BMPR-ⅠB基因启动子区多态性及生物信息学分析

为探究骨形态发生蛋白受体ⅠB（bone morphogenetic protein receptor ⅠB，BMPR-ⅠB）基因启动子区多态性及其与繁殖性状的相关性，本试验以贵州3个地方山羊品种（黔北麻羊、贵州黑山羊及贵州白山羊）为研究对象，通过构建混合DNA池PCR产物直接测序技术筛选SNPs位点，并采用多种生物信息学软件预测SNPs位点对核心启动子区、CpG岛和转录因子结合位点的影响。结果显示，BMPR-ⅠB基因启动子区存在4个SNPs位点：g.29893005 T > C、g.29893016 C > T、g.29893729 C > G和g.29894370 C > T。生物信息学软件预测得到BMPR-ⅠB基因核心启动子区和CpG岛，SNPs位点导致转录因子结合位点发生改变，g.29893005 T > C和g.29893016 C > T突变使原来的转录因子结合位点Sp1消失；g.29893729 C > G突变使原来转录因子结合位点AP-1消失，从而产生新的转录因子结合位点USF；g.29894370 C > T突变产生新的转录因子结合位点C/EBPalp，使原来的转录因子结合位点Sp1改变为C/EBPalp和Sp1。由此推测，SNPs位点对调控启动子功能元件可能存在重要影响。     

贵州黑山羊细胞因子诱导的SH2包含蛋白基因5′调控区SNP研究

本试验为改善贵州本地优良品种贵州黑山羊生长性能,寻找生长相关基因细胞因子诱导的SH2（Src-homology 2）包含蛋白(cytokine inducible SH2-containing protein, CISH)启动子区多态性位点,并研究其对启动子功能元件的影响。将贵州本地优良品种贵州黑山羊构建DNA池,直接测序筛选SNP位点,生物信息学软件预测核心启动子区域、转录因子、CpG岛。结果发现,CISH基因5′调控区存在1个SNP位点为G-95C,得到CISH基因核心启动子区和CpG岛,SNP位点导致附近转录因子新位点产生和原来结合位点消失,但并不改变CpG岛大小。CISH基因5′调控区存在1个对启动子功能元件有较大影响的SNP位点,研究结果为进一步确定CISH基因启动子功能奠定基础。     

牛IRX3基因启动子转录调控分析

旨在探究牛IRX3基因组织表达规律，并鉴定其启动子区关键转录因子，以期阐明其转录调控机制。本研究采集3头成年公牛心、肝、脾、肺、肾、皮下脂肪、背最长肌、大肠、小肠、网胃、瘤胃、皱胃及睾丸组织，利用荧光定量PCR检测IRX3基因在不同组织中相对表达量。同时克隆牛IRX3基因1.8 kb启动子区序列并构建其启动子6个不同缺失片段的双荧光素酶报告载体，分别转染3T3-L1和C2C12细胞系。进一步利用在线软件预测核心启动子区关键转录因子，借助定点突变及siRNA干扰技术在3T3-L1细胞系内初步鉴定关键转录因子对IRX3基因的转录调控作用。结果表明，IRX3基因在牛13个不同组织中均有表达，且在肺、肾、心、皮下脂肪、背最长肌中高表达（P<0.05）。利用双荧光素酶报告载体检测到牛IRX3基因核心区域在-372/-42 bp。结合定点突变及siRNA干扰技术初步鉴定NRF1、KLF4、HOXA5和CREB1转录因子对IRX3基因的转录活性有重要的调控作用。综上表明，牛IRX3基因在背最长肌和脂肪组织中表达量相对较高，其启动子1.8 kb区有8个CpG岛，核心区关键转录因子NRF1、KLF4、HOXA5和CREB1位于CpG岛内且调控IRX3基因转录活性。本研究结果为探究IRX3基因在牛脂肪沉积过程中的分子调控机制奠定了重要理论基础。     

牛αs2酪蛋白、k酪蛋白基因启动子区多态性研究

为研究牛CSN1S2、CSN3基因启动子多态性.选择品种差异较大的贵州荷斯坦奶牛和务川黑牛构建不同DNA池,设计特异性引物分别扩增2个牛种CSN1S2、CSN3基因5’调控区及第1外显子部分序列.结果表明:CSN1S2基因5’调控区存在3个SNPs位点:A-253T、A-317G、A-407G,CSN3基因5,调控区发现4个SNPs:T-79G、G-415G、T-421C、T-658G,2个牛品种在不同位点的多态性有显著差异.生物信息学软件预测CSN1S2、CSN3基因核心启动子区及转录因子结合位点,CSN1S2基因A-253T、A-317G位于预测核心启动子区.SNP位点造成CSN3基因7个转录因子结合位点消失,而产生10个新的转录因子结合位点.对于CSN1S2、CSN3基因,突变前后RNA二级结构有明显改变,目标序列均未发现CpG岛.研究结果为进一步确定其启动子功能奠定试验基础.     

五指山猪FUT1基因SNP检测及生物信息学分析

为获得五指山猪FUT1基因序列并分析其基因结构,检测FUT1基因中的单核苷酸多态性(SNP)位点在五指山猪群体中的分布情况,本试验利用PCR扩增猪FUT1基因组序列,通过基因测序寻找该基因中的SNP位点,使用PCR-RFLP方法对120头五指山猪进行了FUT1基因型检测,并运用生物信息学方法对FUT1基因序列进行分析。在猪FUT1基因组中共发现两个单碱基突变,分别位于编码区(A+307G)和3'非翻译区(A+1856C);在FUT1基因A+307G突变位点上,五指山猪均为GG基因型;此外,FUT1基因启动子区域和第2外显子处存在CpG岛。本研究成功获得五指山猪FUT1基因序列信息,为下一步五指山猪FUT1基因的功能研究奠定基础。     

鸡NLRC5基因启动子多态性分析

为了研究NLRC5基因启动子区的SNP及其对启动子功能元件的影响,采用目标捕获测序和PCR产物直接测序的方法对27个鸡品种和2种细胞的NLRC5基因启动子区进行SNP检测,总共检测到37个SNP位点,其中斗鸡未发现SNP存在,SNP9存在于除斗鸡以外的其他鸡种和细胞。生物信息学软件预测得到NLRC5基因启动子区转录因子结合位点和CpG岛,SNP位点对转录因子结合位点和CpG岛大小均有影响,表明NLRC5启动子区SNP可能通过不同方式影响基因表达调控。     

调控民猪Tβ4基因转录因子的筛选与分析

为了筛选调控民猪胸腺β4（Tβ4）基因转录的增强子,探究该基因的表达调控机制,本研究以民猪基因组DNA为模板,通过PCR扩增Tβ4基因启动子区系列截短片段,与pMD18-T载体连接构建克隆质粒;通过双酶切和连接反应将系列截短片段定向连入pGL3-basic载体构建双荧光素酶重组质粒;将重组质粒转染PK15细胞系,利用双荧光素酶检测系统测定重组质粒的相对荧光素酶活性;根据相对荧光素酶活性的高低进一步筛选Tβ4基因的启动子核心区域;利用3个在线软件预测核心区域内的转录因子结合位点,根据预测结果,使用重叠PCR定点缺失转录因子结合位点构建突变载体,在PK15细胞中以野生型载体为对照检测突变载体的相对荧光素酶活性。结果表明,试验成功构建了6个Tβ4基因系列截短的启动子片段,其中5个片段具有明显的活性。经过两轮的双荧光素酶活性检测发现,-155~-105 bp区域为民猪Tβ4基因的启动子核心区域,经生物信息学分析发现,该区域存在E2F-1、MYBAS1和ELK-1转录因子的结合位点。利用定点缺失构建了3个转录因子缺失的突变载体,经双荧光素酶检测发现仅有ELK-1结合位点的缺失,会造成启动子活性的显著下降（P<0.05）。据此推测ELK-1是民猪Tβ4基因转录的正调控元件。     

牛α-乳清蛋白基因5'调控区多态性研究

试验选择品种差异较大的贵州荷斯坦奶牛和务川黑牛构建不同DNA池,设计1对引物分别扩增2个牛种α-乳清蛋白(alpha-lactalbumin, LALBA)基因5'调控区及第1外显子部分序列总长1126 bp。结果表明,LALBA基因5'调控区存在5个SNPs位点:T-114C、C-166T、A-225C、C-344T、T-778C,T-114C仅在务川黑牛表现多态性。生物信息学软件预测LALBA基因核心启动子区及转录因子结合位点,SNP位点导致11个转录因子结合位点消失,其中1个位于核心启动子区,产生5个新的转录因子结合位点。突变前后RNA二级结构发生明显改变,目标序列未发现CpG岛。     

UCP3基因在巴马猪和藏猪脂肪组织中的表达和甲基化分析

为探究解偶联蛋白3（uncoupling protein 3,UCP3）基因在巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中的表达和甲基化水平,试验采用实时荧光定量PCR技术检测UCP3基因在巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中的mRNA表达水平;针对猪UCP3基因启动子区域（-3 580~+920 bp）,利用在线软件MethPrimer对该区域进行CpG岛预测,并采用亚硫酸氢盐测序法（bisulfite sequencing PCR,BSP）检测其甲基化水平,探究UCP3基因甲基化水平在巴马猪和藏猪中的差异。结果显示,巴马猪皮下脂肪组织UCP3基因表达量显著高于藏猪（P<0.05）;在UCP3基因启动子区预测到3个CpG甲基化岛,分别是CpG island1（-3 171~-2 928 bp）、CpG island2（-154~-2 bp）和CpG island3（+648~+806 bp）,其中CpG island1和CpG island3的甲基化水平在巴马猪和藏猪中差异较小,而藏猪CpG island2的甲基化水平（42.61%）高于巴马猪（24.49%）。本研究绘制了2个猪种CpG island2甲基化水平的黑白点图,其中CpG位点为4、8、9、10、11、12、15,藏猪甲基化频率分别比巴马猪高28.26%、17.39%、26.09%、26.09%、26.09%、23.91%和34.78%。在CpG island2处预测到3个转录因子结合位点（SP2、PPARγ和EGR1）。结果表明,巴马猪和藏猪皮下脂肪组织中UCP3基因mRNA水平的表达差异可能是由于CpG island2的甲基化水平不同所导致,藏猪DNA甲基化水平在一定程度上阻碍了转录因子与启动子调控区域的结合,从而抑制了UCP3基因的表达。     

水牛HSD17B1基因启动子荧光素酶报告基因载体构建与分析

试验旨在筛选水牛HSD17B1基因启动子活性区域及影响因素，并预测其转录结合因子，为探究该基因在水牛繁殖性能中的调控机理提供理论依据。以水牛血液基因组DNA为模板，PCR扩增得到3个HSD17B1基因启动子活性区域序列，并定向克隆至pGL3-promoter载体；将重组质粒转染到水牛卵泡颗粒细胞，通过双荧光素酶检测系统测定相对荧光素酶活性，并探究其与促黄体素（luteinizing hormone，LH）和促卵泡素（follicle stimulating hormone，FSH）的关系；利用生物信息学方法对HSD17B1基因启动子区进行转录结合因子预测。结果显示，本试验成功克隆了3个不同长度的HSD17B1基因启动子片段，并成功构建了双荧光素酶报告载体。经不同长度启动子片段的活性检测发现，pGL-pro-HSD17B1-1500活性最强，证实－866/－1 500 bp为HSD17B1基因核心启动子区域，表明该区域对HSD17B1基因转录调控有重要作用。荧光素酶活性检测结果显示，添加LH可增强HSD17B1基因启动子活性。生物信息学分析发现，HSD17B1基因启动子区存在6个转录因子结合位点：Sp1（－2 327/－2 317 bp）、HOXA4（－2 162/－2 146 bp）、Sp1（－1 409/－1 395 bp）、Sp1（－1 391/－1 380 bp）、Sp1（－1 345/－1 319 bp）和GATA1（－812/－801 bp），但无CpG岛，有1个TATA-box和2个CAAT-box。本研究成功构建了HSD17B1基因启动子荧光素酶报告载体，确定了HSD17B1基因启动子核心区域，并证明LH可增强启动子活性。     

鸡脂肪组织TCF21基因启动子区DNA甲基化与其表达的关系

旨在研究鸡脂肪组织中TCF21基因启动子区DNA甲基化水平与其表达的关系。以东北农业大学高、低腹脂双向选择品系（简称高、低脂系）第24世代7周龄肉鸡为试验材料，利用RT-qPCR检测高、低脂系肉鸡腹部脂肪组织中TCF21基因的mRNA表达水平；利用生物信息学和双荧光素酶报告系统分析TCF21基因启动子的结构与功能；利用Sequenom MassARRAY飞行质谱检测高、低脂系肉鸡腹部脂肪组织中TCF21基因启动子区CpG位点的甲基化水平；利用CpG甲基转移酶处理TCF21启动子报告基因质粒，分析DNA甲基化对TCF21基因启动子活性的影响。结果显示，高脂系肉鸡腹部脂肪组织中TCF21基因的mRNA表达水平极显著高于低脂系（P<0.001）；TCF21基因的启动子区存在40个CpG位点，且在启动子的近端和远端均有分布，但不存在CpG岛；将TCF21基因的启动子划分为5个功能区域，分别为R1区域（-2 000~-1 500 bp）、R2区域（-1 500~-1 000 bp）、R3区域（-1 000~-500 bp）、R4区域（-500~-200 bp）和Core区域（-200~-100 bp）；高脂系R2、R3和R2+R3区域的DNA甲基化水平显著或极显著高于低脂系（P<0.05或P<0.001）；R2、R3、R2+R3区域的DNA甲基化水平与TCF21基因mRNA表达水平呈显著正相关（R2区域：r=0.438，P<0.05；R3区域：r=0.371，P<0.05；R2+R3区域：r=0.489，P<0.05）；R2区域的DNA甲基化显著抑制其转录活性（P<0.05）。综上所述，TCF21基因在高、低脂系肉鸡腹部脂肪组织中的表达水平主要与其启动子R2区域的DNA甲基化水平有关。     

Lbx1与Lbx2基因在猪骨骼肌中的甲基化状态简

为了探究猪Lbx1和Lbx2基因的甲基化模式,本研究采用亚硫酸盐测序技术,在猪背最长肌中分析Lbx1和Lbx2基因启动子和外显子1的甲基化状态。结果发现,Lbx1基因的甲基化差异区在外显子1处的CpG岛内;Lbx2基因的甲基化差异区在CpG岛外的启动子区。Lbx1基因CpG岛内的高密度甲基化可能参与下调该基因在背最长肌中的表达量。     

AANAT基因在滩羊不同繁殖时期卵巢中的转录差异及DNA甲基化程度分析

试验旨在检测5-羟色胺-N-乙酰基转移酶（AANAT）基因在绵羊休情季节和繁殖季节（卵泡期和黄体期）卵巢组织中的转录差异,并分析转录差异是否由DNA甲基化修饰程度改变所导致。试验采用自然环境条件和饲养管理一致,且体重差异在0.5 kg范围内的空怀母滩羊作为试验动物,采集其休情期、卵泡期和黄体期（每个时期3只）的卵巢组织,采用SYBR染料法进行实时荧光定量PCR检测AANAT基因在滩羊不同繁殖时期卵巢组织中的转录水平。随后针对转录水平有差异的两个时期（休情期和卵泡期）的样本,利用MethPrimer 2.0在线软件预测AANAT基因启动子区和第一外显子区的CpG岛;用重亚硫酸盐测序法（BSP法）检测AANAT基因启动子区及第一外显子区的甲基化程度。试验结果显示,滩羊休情期卵巢组织中AANAT基因转录水平显著低于卵泡期的AANAT基因转录水平（P<0.05）,休情期与黄体期滩羊卵巢组织中AANAT基因的转录水平差异不显著（P>0.05）。滩羊卵巢组织中AANAT基因启动子区上存在着一个长度为173 bp的CpG岛,第一外显子区存在着一个长度为118 bp的CG岛。然而,两个甲基化岛区内的单个CpG位点甲基化程度在滩羊休情期和卵泡期之间均不存在显著差异,暗示AANAT基因的表达受甲基化修饰外的因素调控。本研究结果可为进一步探讨AANAT基因在季节性发情和卵泡成熟中的功能提供参考资料。