南阳黑猪肌内脂质沉积相关lncRNA鉴定和功能预测

为了探讨长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)在南阳黑猪肌内脂肪沉积中的重要作用，通过分析已发表的南阳黑猪高脂组和低脂组背最长肌转录组数据，通过编码潜能预测获得可能的lncRNA,结合DESeq2软件筛选出在南阳黑猪高脂组和低脂组背最长肌差异表达基因和lncRNA,并通过GO和KEGG通路富集分析，找出与南阳黑猪肌内脂肪沉积相关的差异表达lncRNA。结果表明，通过编码潜能预测获得61个新的lncRNAs,新鉴定lncRNAs和已知lncRNAs与编码基因相比较表现出一些典型特征，如转录本长度较短、外显子数较少。差异表达分析发现，814个编码基因和98个lncRNA在低脂和高脂组背最长肌间差异表达。差异表达的基因参与了多种与脂质代谢相关的信号通路，如甘油三脂代谢、PPAR信号通路、脂肪酸生物合成、脂肪酸降解等。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析表明，一些lncRNA可能作用于潜在的靶基因，参与脂质代谢过程，调控背最长肌脂质沉积。研究结果为进一步深入研究与猪脂质沉积相关的lncRNA生物学功能及调控机制奠定了基础，在未来育种中改...     

基于全基因组重测序筛选南阳黑猪脂肪沉积相关候选基因

为解析南阳黑猪种群中脂肪表型极端差异个体之间的遗传变异基础,本研究以南阳黑猪种群中体重相近但脂肪表型差异明显的6月龄全同胞或半同胞个体为研究对象,分别对其进行胴体性状和肉质性状统计分析,采用高通量测序技术对高脂肪组和低脂肪组的样品进行全基因组重测序,整合课题组前期转录组数据分析南阳黑猪脂肪沉积相关的遗传位点和功能基因。结果表明:1)高脂肪组肌内脂肪含量((4.96±0.62)%)显著高于低脂肪组((3.61±0.11)%)(P<0.05),高脂肪组平均背膘厚((43.74±2.33)mm)极显著高于低脂肪组((28.36±4.17)mm)(P<0.01),与肌内脂肪含量相关的性状(剪切力、pH_{45 min}、蒸煮损失和48 h滴水损失)在两组之间均存在显著差异,其余各项性状指标在两组之间无显著差异;2)本次测序共得到208.00 Gb有效序列数据,测序覆盖度达98.68%以上。在高-低脂肪组共检测到25 827 091个单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)、5 802 822个小片段插入和缺失(Insertion-deletion,InDel)、56 358个染色体结构变异(Structural variation,SV)及1 898个拷贝数变异(Copy number variation,CNV)。通过对SNP非同义突变和InDel移码突变进行功能注释,发现所鉴定到的209个组间差异基因主要参与到mTOR信号通路、甲状腺信号通路以及ABC 转运蛋白信号通路等与脂肪沉积相关的通路中;3)与课题组前期转录组数据联合分析后筛选到2个与脂肪分化相关的关键基因(PLP1和ITGA6),这些基因的多态性变化可能是影响南阳黑猪肌内脂肪沉积出现差异的关键。综上,本研究从全基因组水平上筛选到了南阳黑猪群体内影响脂肪沉积相关的基因和位点,为进一步研究猪脂肪沉积调控机制及品种选育奠定基础。     

用高通量测序技术研究松辽黑猪与长白猪背最长肌mRNA和lncRNA的差异表达

【背景】肌肉生长和脂肪沉积是猪生产中非常重要的经济性状,同时也是复杂的数量性状,受到众多因素的影响。长白猪原产于丹麦,是目前世界上使用最为广泛的瘦肉型猪种之一,具有生长速度快,瘦肉率高等特点,但肉质欠佳。松辽黑猪是以民猪、长白猪和杜洛克猪为素材经过三元杂交育成的黑色母系地方培育品种,具有繁殖率高、肉质优良、适应性强、耐粗饲等特性。二者在肉质方面存在较大差异。【目的】采用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪的背最长肌转录组进行分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA),为猪肉品质研究提供新的参考信息。【方法】采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌作为样本,提取其RNA,将每个品种内的个体取等量RNA混池,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对混池后的样本RNA进行测序,然后对所获得的Reads进行比对、注释和差异表达等分析,筛选出差异表达mRNA和lncRNA并进行相关生物学功能富集分析。而后在筛选出的差异表达mRNA和lncRNA中各挑选10个基因,包括5个上调基因和5个下调基因,采用荧光定量PCR(Real-time PCR, RT-PCR)方法鉴定所选mRNA和lncRNA的表达水平,并验证测序结果的可靠性。【结果】将得到的原始数据进行质量控制后,每个样本分别得到103 M和150 M reads,其中98%以上reads质量较高,满足进行下一步分析的要求。将reads比对到参考基因组上,共得到26 774个转录本,其中包括8 428个新的转录本。采用edgeR软件包进行差异表达分析,参考标准是错误发现率(false discovery rate, FDR)小于0.05和差异倍数大于2(fold change, FC)。在2个猪种中共得到4 239个显著差异表达的mRNA,其中在松辽黑猪肌肉中2 023个上调,2 216个下调。其中HLCS、BTD、DGKα、LPIN1、FGF1、FGF10、FGFR1和ZNF7等基因参与脂类代谢和肌肉发育相关的调控。差异表达的mRNA的生物学功能富集分析发现,其主要富集在细胞发育、生物代谢调控、肌肉发育、脂类代谢等相关的信号通路和生物代谢途径上。同时,在2个猪种中还检测到的178个差异表达显著的lncRNAs,其中在松辽黑猪肌肉组织中有84个上调,94个下调。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析,显示有4个差异表达的lncRNA与差异表达mRNA存在潜在的调控关系,分别是TCONS-00041713、TCONS-00041712、ENSSSCT00000034982、ENSSSCT00000034269。同时10个差异表达mRNA和10个差异表达lncRNA的RT-PCR结果显示:其表达水平在两组中同样差异显著,且与转录组测序中表达的趋势相似,表明高通量测序结果具有可靠性。【结论】获得了影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和lncRNA,同时发现了几对差异表达lncRNA和mRNA之间可能存在着潜在的调控关系。这些潜在调控关系的发现,可能对于研究调控肌肉组织代谢活动的分子机制的具有一定意义,并为其提供新的参考信息。     

不同体质量阶段松辽黑猪日粮能量代谢研究

对松辽黑猪3个体质量阶段(1期为24.0 kg,2期为45.0 kg,3期为62.0 kg)饲粮能量物质转化及代谢规律的影响进行了研究。每期选取松辽黑猪6头,通过开放式呼吸测热装置,进行消化代谢试验、呼吸测热和气体交换试验。结果表明:随着体质量的升高,松辽黑猪对饲料中粗纤维的消化能力显著提高(P0.05);松辽黑猪生长代谢和绝食代谢的耗O2量和CO2产生量1期显著高于2期和3期(P0.05),耗O2量2期与3期差异显著(P0.05),CO2产生量2期与3期差异不显著(P0.05);松辽黑猪蛋白沉积和脂肪沉积趋势一致,2、3期显著高于1期(P0.05)。     

高低肌内脂肪猪背最长肌关键基因表达差异分析

【目的】筛选出高肌内脂肪(Intramuscular fat,IMF)沉积的关键基因并进行表达验证,为揭示猪肌内脂肪沉积的分子调控机制提供理论依据。【方法】根据NCBI-GEO数据库中高、低肌内脂肪巴克夏群体的转录组数据,利用DESeq2进行差异表达基因筛选(|log₂Fold Change|≥1,FDR<0.05),采用Metascape对差异表达基因进行功能富集分析,通过MCODE筛选及鉴定出高肌内脂沉积的关键基因,并采用实时荧光定量PCR在地方猪(柯乐猪)和外种猪(杜长大猪)上进行关键基因表达量验证。【结果】从高、低肌内脂肪巴克夏群体6个文库中共鉴定出7661个基因,高肌内脂肪群体样本的脂质代谢相关基因总表达量显著高于低肌内脂肪群体样本(P<0.05,下同),其中差异表达基因有133个[110个上调(在高肌内脂肪群体高表达),23个下调(在低肌内脂肪群体高表达)]。上调差异表达基因主要富集于胶原蛋白绑定、细胞外基质组装、脂肪酰辅酶A生物合成过程、固醇代谢过程和脂质代谢调控过程等GO功能条目,以及脂肪乙酰辅酶A生物合成、ChREBP激活代谢基因、脂肪酸代谢等信号通路上;下调基因主要富集于线粒体组装、多细胞生物学过程、辅酶绑定和缺氧反应等GO功能条目,以及基于NFKB的TNFA信号、白细胞介素4和白细胞介素13信号和干扰素信号等信号通路上。通过MCODE分析共筛选获得5个关键基因,分别是SLC25A5、FN1、FASN、ACACA和PRKDC基因;挑选SCD、FASN和ACACA基因进行表达量验证,结果发现这3个基因的相对表达量均表现为柯乐猪高于杜长大猪,其差异达显著或极显著(P<0.01)水平,进一步佐证SCD、FASN和ACACA基因在高肌内脂肪猪群体中高表达。【结论】在巴克夏猪高肌内脂肪群体中高表达的SCD、FASN和ACACA基因,在高肌内脂肪的柯乐猪中也呈显著或极显著高表达,因此这3个关键基因有望作为筛选和培育高肌内脂肪猪品种的分子标记,同时为研究肌内脂肪沉积的分子调控机制提供技术支撑。     

用高通量测序技术研究松辽黑猪与长白猪背最长肌mRNA和lncRNA的差异表达

【背景】肌肉生长和脂肪沉积是猪生产中非常重要的经济性状,同时也是复杂的数量性状,受到众多因素的影响。长白猪原产于丹麦,是目前世界上使用最为广泛的瘦肉型猪种之一,具有生长速度快,瘦肉率高等特点,但肉质欠佳。松辽黑猪是以民猪、长白猪和杜洛克猪为素材经过三元杂交育成的黑色母系地方培育品种,具有繁殖率高、肉质优良、适应性强、耐粗饲等特性。二者在肉质方面存在较大差异。【目的】采用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪的背最长肌转录组进行分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA),为猪肉品质研究提供新的参考信息。【方法】采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌作为样本,提取其RNA,将每个品种内的个体取等量RNA混池,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对混池后的样本RNA进行测序,然后对所获得的Reads进行比对、注释和差异表达等分析,筛选出差异表达mRNA和lncRNA并进行相关生物学功能富集分析。而后在筛选出的差异表达mRNA和lncRNA中各挑选10个基因,包括5个上调基因和5个下调基因,采...     

松辽黑猪前体脂肪细胞分离及诱导分化

为建立松辽黑猪前体脂肪细胞分化体系,了解其增殖规律及相关的脂肪标志基因在细胞分化过程中的相对表达。选用7日龄松辽黑猪,用Ⅰ型胶原酶消化脂肪组织得到前体脂肪细胞,传代后进行形态学观察并绘制生长曲线,利用传统"鸡尾酒"法进行诱导分化,油红O对分化后的细胞进行染色,判断分化效果,提取总RNA,对成脂标志基因进行相对表达量分析。结果表明:分离获得的松辽黑猪原代前体脂肪细胞可贴壁生长,形似成纤维细胞,细胞生长曲线符合细胞生长规律,近似"S"形;诱导分化后的细胞具有成熟脂肪细胞的典型特征,细胞内聚集大量脂滴;诱导后第10天,细胞内甘油三酯含量极显著提高;成脂标志基因PPARγ、C/EBPα在分化后的细胞中相对表达量极显著升高(P<0.01),而FoxO1在分化前相对表达量最高,第5天表达量与第0天相比极显著下降(P<0.01),但第10天的表达量极显著高于第5天(P<0.01),且第10天表达量与第0天无显著差异(P>0.05)。试验建立了松辽黑猪前体脂肪细胞的分离体系,为进一步研究松辽黑猪脂肪沉积与代谢机制以及改善肉质提供了依据。     

松辽黑猪IGF-I基因5''调控区序列特征分析

对松辽黑猪类胰岛素样生长因子-I(IGF-I)基因5'调控区进行了T-A克隆和序列测定,在分析序列结构特征的基础上与GenBank中野猪、大白猪、牛、山羊、绵羊进行了比较基因组学和系统进化研究.结果表明:松辽黑猪IGF-I基因5'调控区存在C/EBPb、MATM、Oct-1、CF-1等多个潜在的转录因子结合位点,可能与IGF-I的转录调控和起始以及特异表达有关.在该非编码序列中,重复序列所占比率为2.22%,不存在SINEs、LINEs、LTR类反转录元件和DNA转座子元件,而发现存在1个(CA)18微卫星位点.在松辽黑猪IGF-I基因5'调控区,松辽黑猪与野猪、大白猪、牛、山羊、绵羊各物种间同源性大小分别为99.0%、98.8%、90.7%、91.6%、90.6%.MUPD法构建的分子系统进化树聚类结果表明,野猪与大白猪先聚为一类,再与松辽黑猪聚类形成一个大分支,而山羊和绵羊先聚成一类,再与牛聚类形成一个大分支,然后再与猪的一支汇合在一起.     

通过整合转录组与代谢组解析不同类型椰子的脂肪酸调控网络

为了探究不同类型椰子中脂质种类和含量的差异,本研究利用非靶向代谢组学方法对海南高种和矮种椰子椰肉组织的代谢物进行了分析,共检测到12 579种代谢信号,其中鉴定了564种代谢物,包括氨基酸、脂肪酸、类黄酮等。定量分析表明高种椰子的脂质总体含量高于矮种椰子,其中绿矮椰子脂质含量最低。甘油脂、鞘脂和脂肪酰是不同类型椰子中主要的差异物质。转录组数据结果表明,不同类型椰子中的差异基因主要参与脂肪酸代谢、α-亚麻酸代谢、木质素代谢和苯丙烷代谢。基于表达模式的不同将差异基因划分为20个不同的模块,其中“Melightyellow”模块与差异积累的脂肪酸高度相关。通过分析模块中脂质途径结构基因启动子区的cis-element,发现大多数脂质途径基因的启动子区存在多个MYB家族的结合位点及大量的激素信号响应元件。结果表明,MYB家族的转录因子可能在脂质的合成调控中发挥重要作用,并且激素可能作为一种信号分子参与到脂质的合成调控中。本研究通过组合策略对不同品种椰肉组织脂质差异的分子机理进行分析,并进一步构建了转录因子-结构基因-代谢物的合成调控网络,为后续解析脂质合成调控的分子机制提供了资源,为油脂椰子品...     

热应激对中国荷斯坦牛乳腺组织基因表达及信号通路的影响

夏季奶牛热应激问题给奶业生产造成了巨大的经济损失。为揭示奶牛发生热应激后乳腺组织应答反应的分子机制,通过研究热应激奶牛乳腺组织差异表达基因,探究差异基因对乳腺组织转录调控的影响。以8头中国荷斯坦牛为研究对象,分别采集热应激期(8月,温湿指数THI=83.8)和非热应激期(3月,THI=65.8)各4头奶牛乳腺组织,利用HiSeq2000进行转录组测序,并进行生物信息学分析,共发现96个差异表达基因(差异倍数>2),其中上调表达46个,下调表达50个。GO分类结果表明,注释到细胞组分、分子功能和生物学过程的差异基因数量分别为41、38和36个(P<0.05)。KEGG通路分析结果表明,差异基因共富集到18条信号通路(P<0.05),其中6条与疾病有关,9条与代谢有关,此外,与免疫应答相关的细胞因子-细胞因子受体相互作用和NOD样受体信号通路明显富集。通过比较热应激和非热应激奶牛乳腺组织转录组,分析差异基因相关信号通路,为进一步了解奶牛发生热应激反应的分子机制奠定基础。