基于iTRAQ技术分析家蚕微孢子虫感染家蚕精巢的蛋白质组表达变化

为了获取家蚕微孢子虫(Nosema bombycis,Nb)与宿主家蚕之间互作的新线索,利用定量蛋白质组学同位素标记相对定量和绝对定量(i TRAQ)技术分析感染与未感染Nb的家蚕5龄末幼虫精巢组织的蛋白质组表达变化,在置信度≥95%的1 326个蛋白质中,共发现78个蛋白质的表达量发生了变化,其中63个蛋白质表达上调,15个蛋白质表达下调。GO注释差异表达蛋白质参与了14个生物学过程,以参与代谢过程和细胞内过程的蛋白质占比较高;参与的细胞组分有9个,以胞外结构域占比较高;参与的分子功能有4个,以催化活性及蛋白质结合的占比较高。KEGG通路分析差异表达蛋白质共参与57个信号转导通路,主要包括代谢通路,甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢通路以及溶酶体途径。利用qRT-PCR测定随机选取的8个差异表达蛋白质的编码基因mRNA转录水平变化,结果有5个基因mRNA的转录变化与i TRAQ检测蛋白质的表达变化趋势一致,而另外3个基因mRNA转录变化与蛋白质的表达变化不一致。研究结果显示差异蛋白质与能量代谢、氨基酸转运、发育调节、免疫调控等多个生物学过程有关,提示Nb与宿主家蚕之间存在复杂的相互作用关系。     

科学家完成普通小麦精细表观组图谱绘制及全基因组顺式作用元件鉴定

<正>7月15日,Genome Biology期刊在线发表中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所张一婧研究组与南京农业大学张文利研究组等合作完成的研究论文。该工作生成并绘制普通小麦精细的表观组图谱,以此为基础针对性开发整合计算流程对全基因组顺式调控元件进行了系统的挖掘与鉴定,并初步探索了其作用机制,为小麦基因调控机制解析研究提供了重要资源。广泛种植的六倍体普通小麦具有庞大而复杂的基因组,高质量的普通小麦全基因组序列于     

家蚕精巢特异性蛋白激酶基因Bm-TSSK的克隆及序列与表达分析

睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(testis-specific serine/threonine kinase,TSSK)首先在哺乳动物中被发现,是一类在精子发生过程起重要作用的蛋白激酶。通过EST同源筛选方法,用人(Homo sapiens)的TSSK2、TSSK4、TSSK6基因cDNA和小鼠(Mus musculus)的TSSK1、TSSK3、TSSK5基因cDNA为探针在GenBank家蚕EST数据库中搜索同源基因,通过在家蚕基因组数据库的同源性检索以及电子克隆,获得一条家蚕精巢特异性蛋白激酶基因的序列,命名为Bm-TSSK(GenBank登录号:JN159476)。据此预测序列设计引物,成功地在家蚕精巢组织中克隆了Bm-TSSK基因完整的开放阅读框(ORF),序列分析及同源性比对表明:Bm-TSSK序列长1 402 bp,ORF为1 041 bp,没有内含子,推测编码346个氨基酸残基,在编码氨基酸序列20～284区域有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的结构域;该基因推导的氨基酸序列在进化上与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、熊蜂(Bombus terrestris)、顶切叶蚁(Acromyrmex echinatior)的亲缘关系较近,相似度分别为81%、86%和85%。基于定量PCR和基因芯片的数据分析显示Bm-TSSK在家蚕5龄第3天幼虫的精巢特异性高表达,推测Bm-TSSK参与了家蚕精子的形成。     

恩诺沙星对大肠杆菌全基因组表达谱的影响

为探索恩诺沙星(Enrofloxacin)压力下大肠杆菌(Escherichia coli,E coli)生理状态的变化,从而为进一步研究细菌对药物压力的应答机制提供参考,作者将E.coli接种于加入恩诺沙星(浓度为1/2 MIC)的液体LB中,绘制生长曲线,分别以光镜和电镜进行形态学观察,取5 h堵养菌,进行表达谱差异分析.结果显示,加入恩诺沙星后细菌生长速度明显降低(P<0.01),菌体形态呈长丝状,基因芯片检测发现519个差异点,其中239个上调,而280个下调,表达变化3倍以上的基因66个,其中34个上调,32个下调,主要涉及SOS应答,细胞分裂、压力应答、物质合成、新陈代谢、转录调控等生物学功能.上述结果表明,在恩诺沙星压力下,细菌启动SOS应答,细胞分裂被抑制,细菌生理机制发生了复杂的变化.     

家蚕转基因研究及肌动蛋白A3启动子的表达分析

通过显微注射法,将转基因载体pBcA3EG及辅助质粒pA3H导入产后1h的蚕卵,在G1代获得家蚕转基因的阳性个体.通过对G2代转基因蚕基因组的Southern杂交分析表明,获得的该转基因品系为EGFP基因的单拷贝插入.同时对G2代个体不同发育时期及不同组织进行荧光观察,发现EGFP在转基因家蚕幼虫期的表达较其它时期强,而幼虫时期强烈的EGFP主要由中肠组织的杯形细胞高量表达所致.这些结果初步表明A3启动子在家蚕的不同发育时期及不同组织存在表达的活性差异.     

基于SNP芯片的海南猪全基因组选择信号分析

旨在通过检测海南猪全基因组上的选择信号,以挖掘与海南猪重要经济性状相关的候选基因,并解析讨论海南猪在进化驯化历史中的受选择情况.本研究利用68头海南猪的GeneSeek Genomic Profiler Procine SNP 80K芯片数据,使用整合单倍型分数(integrated haplotype score,i...     

家蚕Alltostatin及Allatotropin的基因组鉴定与表达特征分析

抑咽侧体神经肽(Allatostatin,AS)和促咽侧体神经肽(Allatotropin,AT)是控制昆虫保幼激素合成的激素.本研究应用BlastP程序,鉴定了家蚕基因组中的AS及AT,并发现它们只有一个拷贝.利用家蚕表达特征的全基因组芯片数据,调查了AS及AT在家蚕的组织和发育表达特征.结果发现,AS在5龄3天至上蔟的发育阶段以及5龄3天的头部组织表达,相反,AT则没有表达,这与保幼激素的活动规律较一致.但AS在中肠的高表达是否有特殊的功能,还有待进一步研究.这些分析为我们深入研究AS及AT在家蚕中的调控机制奠定了基础.     

全基因组SNP分型策略及基因组预测方法的研究进展

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)是遗传学研究中重要的材料。近年来,全基因组SNP标记开发方法的发展使得研究者们能够以较低成本获得丰富的基因组标记,大大推动了基因组水平的相关研究。基因组预测从已知基因型数据和表型数据的个体建立训练模型,对未知表型的个体进行基因型和表型预测,在育种领域具有重要意义。全基因组SNP的分型策略结合基因组预测方法,构成了动物基因组选择的前沿。本文从这两个方面进行综述,以期为从事分子遗传学,尤其是复杂性状研究的研究者们提供参考。     

全基因组SNP分型策略及基因组预测方法的研究进展

单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）是遗传学研究中重要的材料。近年来,全基因组SNP标记开发方法的发展使得研究者们能够以较低成本获得丰富的基因组标记,大大推动了基因组水平的相关研究。基因组预测从已知基因型数据和表型数据的个体建立训练模型,对未知表型的个体进行基因型和表型预测,在育种领域具有重要意义。全基因组SNP的分型策略结合基因组预测方法,构成了动物基因组选择的前沿。本文从这两个方面进行综述,以期为从事分子遗传学,尤其是复杂性状研究的研究者们提供参考。     

杧果PEPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

PEPC家族蛋白在植物光合碳同化过程中起到重要作用,同时具有多种非光合生物学功能,目前杧果中尚未报道。本研究对杧果MiPEPCs进行了全基因组鉴定,并分析了它们在不同组织（包括成熟叶片、成熟树皮、种子、根、花、果肉和果皮）和两个品种（高糖品种‘台农1号’和低糖品种‘热农1号’）中的表达情况。结果获得4个杧果MiPEPC基因家族成员,其理化特征较为相似,且所有MiPEPCs蛋白亚细胞定位预测均存在与细胞质中。基因组定位发现杧果MiPEPCs分布于4条不同的染色体。联合拟南芥,水稻,菠萝的PEPCs进行系统进化分析显示可分为2个亚组,MiPEPCs分布在第I（PTPC）和II亚族（BTPC）。杧果植物型MiPEPCs和细菌型MiPEPCs分离时间早于单子叶植物和双子叶植物的分离时间,两者蛋白序列差异大,但仍具有一定的保守性。顺式作用元件分析显示,MiPEPCs含有数量较多的光响应元件和激素响应元件。转录组表达分析结合qPCR实验验证发现,MiPEPCs在不同杧果组织中的表达具有偏好性,可能参与杧果的多个生物学过程（包含光合和非光合过程）,并初步推测MiPEPC1、MiPEPC3可能与杧果果实成熟过程。本研究为进一步探究MiPEPC家族在杧果中的生物学功能奠定了基础。     

蒺藜苜蓿CIPK基因家族全基因组鉴定及表达分析

CIPK作为Ca2+信号通路中CBL蛋白的直接靶标蛋白广泛存在于植物中,其与植物生长发育及非生物胁迫响应密切相关.通过同源比对,在蒺藜苜蓿全基因组中共筛选得到28条CIPK同源序列,分布于全基因组的7条染色体上,MtCIPKs编码蛋白序列长度介于319～510个氨基酸之间;依据内含子多少,通过进化分析所分成的3个群组可...     

BmLSP基因启动子驱动DsRed在转基因家蚕中的表达分析

家蚕幼虫血清蛋白(BmLSP)是由脂肪体细胞合成的一种贮藏蛋白,是研究家蚕幼虫期发育调控的理想靶标。基于家蚕基因组数据,克隆了BmLSP基因5'端侧翼区～1.6 kb的调控序列,构建成以红色荧光蛋白基因DsRed为报告基因的pig-gyBac表达载体并进行转基因注射,在个体水平上验证该启动子的特性。结果表明:BmLSP-DsRed表达框以单拷贝形式整合至家蚕基因组;DsRed在转基因家蚕脂肪体中特异转录表达,其时期表达特征与BmLSP基因基本一致,随发育阶段的不同呈现有规律的变化,即幼虫期表达,但1龄、2龄眠期不表达,3龄、4龄眠期有微弱表达,上蔟后表达量逐渐降低直至化蛾阶段消失。提示BmLSP可能通过其启动子区的特异元件受激素的精确调控而行使功能。     

鸡全基因组转录因子预测与分析

转录因子是真核细胞基因表达调控网络的核心基因。本研究利用隐马尔可夫模型,在鸡基因组上共识别720个转录因子基因,分布在28条常染色体、Z染色体以及7个连锁群。在基因组上呈非均匀分布。发现有554个转录因子位于1 515个QTL内,包括影响外貌性状、健康性状、生理性状和生产性能性状。     

基于SNP芯片的猪基因组选择效果分析

为探究单步基因组最佳线性无偏预测(SSGBLUP)法应用于生猪育种的选择效果,选取杜洛克、长白、大白种猪共1 996头,利用SNP芯片获得个体基因型数据,结合表型数据和系谱数据,利用HIBLUP软件的SSGBLUP模型和基于系谱的最佳线性无偏预测(PBLUP)模型分别计算估计育种值,参考全国种猪遗传评估中心的标准计算综合选择指数,利用理论准确性和后裔测定成绩评估选择效果。结果表明：通过SSGBLUP法计算达100 kg日龄、达100 kg背膘厚及总产仔数的基因组估计育种值(GEBV)与PBLUP法计算的估计育种值(EBV)的相关系数均大于0.8;达100 kg日龄、达100 kg背膘厚及总产仔数GEBV准确性相对于EBV准确性均有所提高;SSGBLUP法与PBLUP法选留的长白和大白种猪,其后代的生长速度显著优于场内选择法选留种猪的后代。本试验中,SSGBLUP法与PBLUP法均能有效提高选留种猪后代的生长速度且二者分别计算的GEBV和EBV相关性高,但SSGBLUP法选种的准确性更高,后期可利用全基因组选择对场内现有种猪进行选种指导。     

基于不同密度SNP芯片在杜洛克公猪中的全基因组选择效果分析

基因组选择(GS)是近些年发展起来的一项新型育种技术,目前已在动植物育种实践中应用。本研究通过在1 068头杜洛克公猪群体中使用不同密度的SNP芯片进行全基因组选择效果比较分析。结果发现:使用基因型填充后芯片以及高密度SNP芯片所获得的估计基因组育种值(GEBV)之间可以达到99%的相关,并发现个体间亲缘关系的远近对同群体内基因型填充结果的准确率影响不大。由此可见,与目标性状紧密相关的低密度SNP芯片可用于实际育种工作,在降低使用成本的同时并不影响全基因组选择效果,为实质性进行猪分子育种提供了一条可行途径。     

蒺藜苜蓿CB L基因家族全基因组鉴定及表达分析

采用生物信息学方法在蒺藜苜蓿全基因组中共筛选得到16条CBL同源序列,基因家族成员在基因组中不均匀分布.蒺藜苜蓿CBL基因均包含内含子和外显子,外显子介于7～10个之间;编码蛋白序列介于202～308个氨基酸之间,含有变异程度不同的3～4个EF-hand结构域;家族成员中共鉴定到5个保守模体,且在N端大多含1～3个豆蔻...     

西门塔尔牛饱和脂肪酸含量的低密度芯片基因组预测

旨在探索低密度芯片标记的筛选方法并评估不同低密度芯片的准确性。本研究采用BovineHD高密度芯片,检测西门塔尔牛基因组的SNP位点及其与饱和脂肪酸含量的关联性,根据P值或效应值筛选标记构成低密度芯片,使用IBS聚类分组和随机分组进行交叉验证,估计基因组育种值并评估其准确性。结果表明,在14号染色体的MYC基因附近有5个位点与饱和脂肪酸性状显著相关,可考虑作为西门塔尔牛脂肪酸含量的候选基因进行后续研究。根据P值筛选标记并使用IBS聚类分组进行交叉验证时,估计基因组育种值准确性最高,芯片密度达到7K时准确性趋于稳定。因此,本研究发现的标记位点可能对西门塔尔牛的脂肪酸含量存在一定影响,并且为低密度芯片标记位点的筛选提供参考资料。     

基于2b-RAD技术的家蚕BmNPV抗性关联基因的全基因组筛查

不同家蚕品种对家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)的抵抗性存在较大差异,家蚕抗性品系AN、野BN对Bm NPV侵染具有较强的抵抗性。用易感家蚕品系C108分别与AN和野BN杂交、回交,构建两个抗性品系的BC3M和BC4M分离群体,利用简化基因组测序技术2b-RAD(基于IIB型限制性内切酶的RAD)进行亲本和杂交分离群体的基因组测序,通过生物信息学方法筛选位于染色体上与抗性相关的多态性SNP标记,进行抗性品种的基因型分析。对3个亲本及2个抗性分离群体样本基因组DNA构建的2b-RAD标签文库进行Illumina测序,获得抗性亲本AN、野BN的多态性SNP标记11 919个和12 293个。对抗性分离群体全基因组染色体的Bm NPV抗性关联SNP标记指数(SNP-index)进行分析,结果表明亲本品系AN、野BN的Bm NPV抗性相关SNP标记分布在多个染色体上,其中AN的全基因组中抗性贡献率前5位是第5、10、27、23和4号染色体,野BN的全基因组中抗性贡献率前5位的是第4、27、15、18和6号染色体,有多个SNP-index高值位点与已知Bm NPV抗性相关基因的位置具有较高的一致性。推测AN、野BN两个品系的Bm NPV高抗性与抗性主基因和其他抗性基因的联合作用有关。     

家蚕微孢子虫全基因组分析支持微孢子虫与真菌的亲缘关系

微孢子虫(microsporidia)是一类细胞内专性寄生的单细胞真核生物,虽然分子生物学的研究证据表明其与真菌(fun-gi)存在亲缘关系,但这些证据均是基于单个或少数几个基因构建系统进化树而得出的。利用家蚕微孢子虫全基因组数据,采用基于基因同源性的Darkhorse基因组统计方法,鉴定家蚕微孢子虫基因组中每个基因的来源谱系,并通过全基因组谱系可能性指数(lineage probability index,LPI)分析微孢子虫与其他物种的亲缘关系。结果表明家蚕微孢子虫与其他微孢子虫的LPI加权平均值为0.93,具有最近的亲缘关系,与真菌界的LPI加权平均值为0.65,与原生生物界的LPI加权平均值为0.38。由此证明微孢子虫与真菌存在着更近的亲缘关系,微孢子虫门属于真菌界而非原生生物界。     

基于表达谱芯片技术分析老龄化对小鼠卵母细胞发育能力的影响

探讨了生殖老化对小鼠卵母细胞后期发育及基因表达水平的影响。结果表明,与青年小鼠相比,老龄小鼠MII期卵母细胞经体外受精后早期胚胎原核形成的时间发生延迟(1 h),囊胚发育率有显著差异(61.98%vs.70.95%,P0.05)。提取老龄和青年CD1小鼠MII期卵母细胞总RNA,使用基因表达谱芯片对其进行分析。结果表明,生殖老化导致1 737个基因表达表现出显著差异,其中64.9%的基因表达上调,35.1%的基因表达下调,生殖老化导致Hdac10等基因产生极显著的表达差异,小鼠卵母细胞质量下降,最终影响其后期发育能力。