李辉教授主持的国家自然科学基金重点项目通过验收结题

<正>李辉教授主持的国家自然科学基金重点项目《鸡脂肪组织生长发育的分子遗传学基础》已由国家自然科学基金委组织验收结题。课题组采用比较基因组学、分子生物学和基因芯片相结合的方法,建立和比较肉鸡高脂系与低脂系、肉鸡与蛋鸡间脂肪代谢相关基因的表达谱,筛选并克隆调控鸡脂类代谢的新基因;同时对正在研究     

茶树CsAN1基因的表达、连锁定位及其与新梢颜色的关系研究

【目的】探究CsAN1在花青素合成调控中的作用。【方法】运用RT-PCR技术比较了不同茶树品种(系)中CsAN1的表达差异,利用F1作图群体和SNP标记对CsAN1进行了连锁定位,分析了该基因的表达量、基因型与新梢颜色间的相关性。【结果】①在7个供试品种的春梢第二叶中,CsAN1在紫色品种(系)中的表达量显著高于常规品种;②设计引物扩增得到441 bp的Cs AN1基因片段,直接测序发现2个SNP位点,利用它们在作图群体中的基因型数据将CsAN1定位到茶树LG08号连锁群上;③结合前期对作图群体新梢颜色的观测和QTL定位结果,发现CsAN1的不同基因型单株新梢颜色评级差异极显著(P<0.01),且该基因与控制茶树新梢颜色的一个主效QTL(qYSC8)重合。【结论】从遗传学角度进一步证实了CsAN1参与了茶树花青素合成过程的调控。     

鸡体脂性状QTL的研究进展

选育低脂肉鸡品系是世界范围内肉鸡育种的奋斗目标。通过分子标记的方法对控制鸡体脂性状的QTL进行定位、分析,进而进行标记辅助选择是目前的研究热点。文章概述了数量性状基因座位(QTL)的检测方法及在家禽育种中有关鸡体脂性状QTL的研究状况。     

鹅肥肝中差异表达基因的筛选、克隆及分析

实验以12只朗德鹅为实验素材,采用mRNA差异显示技术检测填肥组和正常组鹅肝中的差异表达基因.实验结果显示,共获得22条差异表达条带:对其中1条差异表达极显著的片段测序和分析,获得该基因部分mRNA序列731 bp,与鸡和人纤维蛋白原γ(FGG)基因同源性分别为88.78%和76.91%.进一步半定量RT-PCR检测发现,该基因在对照组中表达水平极显著高于填肥组(P＜0.01).该基因在鹅肝中的特异性下调控表达暗示其在鹅脂肪肝形成和耐受中发挥作用,是鹅肝脏脂类代谢研究和肥肝品系选育中重要的候选基因.     

藏鸡和肉鸡种蛋皮质酮沉积与胚胎皮质酮代谢酶表达的差异分析

[目的]糖皮质激素(GC)对禽类的胚胎发育至关重要,其生物活性主要受细胞内的糖皮质激素代谢酶的调节。本研究比较了藏鸡和肉鸡种蛋内的皮质酮沉积水平以及胚胎卵黄膜、尿囊膜的皮质酮代谢酶11β-羟基类固醇脱氢酶1(11β-HSD1)、11β-羟基类固醇脱氢酶2(11β-HSD2)和20-羟基类固醇脱氢酶(20-HSD)的表达水平差异。[方法]采用酶联免疫方法检测藏鸡和肉鸡种蛋蛋黄、蛋清内的皮质酮含量,用荧光定量PCR检测14胚龄藏鸡和肉鸡鸡胚卵黄膜、尿囊膜11β-HSD1、11β-HSD2、20-HSD基因的表达情况。[结果]藏鸡蛋蛋黄内皮质酮含量极显著低于肉鸡蛋黄内含量(P<0.01),而两者间蛋清内皮质酮含量没有显著差异(P>0.05)。14胚龄藏鸡卵黄膜11β-HSD2、20-HSD mRNA表达量显著或极显著低于肉鸡(P<0.05或P<0.01);藏鸡鸡胚尿囊膜11β-HSD1、11β-HSD2、20-HSD mRNA表达水平显著或极显著高于肉鸡(P<0.05或P<0.01)。除了藏鸡鸡胚20-HSD基因,同一品种的皮质酮代谢酶基因在卵黄膜上的表达量都高于尿囊膜内含量。[结论]藏鸡和肉鸡种蛋皮质酮沉积及卵黄膜、尿囊膜的皮质酮代谢酶的表达差异在一定程度上可解释品种间表现性状差异的原因。     

鸡OBR基因在肉鸡和蛋鸡肝脏组织中差异表达的研究

瘦蛋白受体(OBR)属于Ⅰ类细胞因子超家族受体,其在瘦蛋白的信号转导途径中起着关键的作用。本研究采用半定量RT-PCR方法检测鸡OBR基因在不同发育阶段(1日龄,2,4,6,8和10周龄)的肉鸡和蛋鸡肝脏组织中的表达情况。结果发现,OBR基因在肉鸡和蛋鸡肝脏中表达存在差异,除4周龄外,其它时期肉鸡OBR基因表达水平均高于蛋鸡。研究结果同时表明,饲料能量水平影响OBR基因的表达水平。     

鸡HOPX基因的克隆及表达分析

前期研究发现,HOPX基因在鸡脂肪组织高表达,为了解该基因在脂肪发育过程中的作用,采用RT-PCR方法,扩增和克隆鸡HOPX基因全长CDS区,并进行序列分析;采用real-time RT-PCR和半定量RT-PCR的方法,开展了HOPX基因的组织表达谱分析、HOPX基因在东北农业大学肉鸡高、低脂双向选择品系脂肪组织发育过程中的表达差异分析以及鸡脂肪细胞分化过程中的表达分析。研究结果显示,鸡HOPX基因的全长CDS区为222 bp,编码73个氨基酸。HOPX基因在鸡的多种组织中表达,其中,在脂肪组织中的表达量最高;在高、低脂系肉鸡的脂肪组织生长发育过程中,HOPX基因的表达均随年龄增长而上升,且高脂系鸡HOPX基因的表达量高于低脂系;在鸡脂肪细胞分化过程中,HOPX基因的表达呈上升趋势。HOPX基因的表达分析结果提示,该基因在鸡脂肪组织生长发育过程中发挥作用。     

灰树花菌丝体与原基转录组差异表达分析

为了解灰树花原基形成及子实体分化机制,采用Illumina测序技术对灰树花菌丝体和原基进行了全转录组测序和数据分析,对菌丝体和原基中的差异表达基因进行了研究。结果表明,在菌丝体和原基中分别得到35788532个和32755254个高质量测序标签。差异表达基因分析表明,两个文库中共有显著性差异表达的基因4094个,其中在原基中上调、下调的基因数分别为1886和2208个,只在原基中表达的基因284个。经Blastnr比对,在菌丝体与原基阶段差异表达的基因主要与酸性蛋白酶类、凝集素、细胞色素、NADPH-P450还原酶、酯酶、胺氧化酶、克拉维胺合成酶、糖苷水解酶家族相关。在原基中特异表达的基因主要与糖代谢、脂类代谢、核酸代谢及细胞膜、叶绿体膜有关。GO功能富集分析结果表明,线粒体膜相关基因、谷氨酰胺代谢、脂肪酸生物合成相关基因均上调表达;Pathway功能富集分析结果表明,合成核糖体蛋白的基因均上调表达,表明原基形成时细胞代谢增强,蛋白质合成量增加。     

水稻种子休眠性基因座的定位和分析

 水稻种子休眠性是关系到稻米品质和稻种质量的重要农艺性状,与穗发芽抗性直接相关。DNA标记和水稻连锁图谱的发展,为定位种子休眠性的基因位点、研究单个基因的"剂量效应"和剖析各基因位点对环境的敏感性等方面提供了可能性。迄今,利用分子标记,对不同的遗传群体,已初步定位了多个与水稻种子休眠性有关的QTL。本文简要介绍了水稻种子休眠性传统遗传学研究概况,重点对已报道的种子休眠性数量性状基因位点（QTL）进行比较分析,探查稳定表达的种子休眠性QTL,讨论了水稻种子休眠性研究存在的问题和进一步研究的途径。     

基于RIL和CSSL群体定位大豆脂肪酸组分QTL

【目的】 大豆（Glycine max）原产于中国,高品质的大豆在食品、饲料、纺织品等多种加工业中广泛应用,因此,选育高品质大豆已成为育种者和生产者的聚焦问题。通过对大豆脂肪酸各组分进行QTL定位及候选基因的筛选,为大豆品质改良奠定分子基础。【方法】 以美国大豆品种Charleston和东农594为亲本构建重组自交系（RILs）、以栽培大豆绥农14与野生大豆ZYD00006为亲本构建染色体片段代换系（CSSLs）为试验材料。利用气相色谱法测定2个群体的脂肪酸含量,根据东北农业大学农学院大豆遗传改良实验室已构建的遗传图谱,通过Windows QTL Cartographer 2.5和ICIMapping软件对2017—2018年RIL群体与CSSL群体中的大豆脂肪酸组分进行QTL定位研究,并对所获得的QTL置信区间进行候选基因的挖掘。【结果】 2017—2018年,RIL群体和CSSL群体分别定位到34和20个与脂肪酸组分相关的QTL,分布在除B2、C1、G、H、J、M和O以外的13个连锁群上。比较2个群体的QTL定位结果,发现在2个群体中重复检测到10对QTL,其中,分布在A1、C2、D1a、F、K和N连锁群上的QTL与多种脂肪酸含量相关,在A1连锁群上检测到亚油酸和油分含量重叠的QTL;在C2连锁群上检测到硬脂酸和油分含量重叠的QTL;在D1a连锁群上检测到硬脂酸和油分含量重叠的QTL;在F连锁群上检测到棕榈酸、硬脂酸和油分含量重叠的QTL;在K连锁群上检测到亚油酸和亚麻酸含量重叠的QTL;在N连锁群上检测到棕榈酸和油分含量重叠的QTL、油酸和亚油酸含量重叠的QTL。对QTL定位获得的所有置信区间进行候选基因的挖掘,从基因注释数据集中共筛选出485个候选基因,其中,271个候选基因具有GO注释,进一步进行GO富集数据分析,共有15个候选基因与脂肪酸相关。主要通过编码植物酰基-酰基载体蛋白（ACP）硫酯酶、脂肪酸去饱和酶、磷脂酶D1、脂肪酸-羟化酶、丙酮酸激酶和参与酰基辅酶A生物合成、调节脂肪酸链的延伸,从而影响脂肪酸的合成。【结论】 共检测到54个与大豆脂肪酸各组分相关的QTL,在2个群体中重复检测到10对QTL,对QTL定位获得的置信区间进行候选基因的筛选,共有15个候选基因与脂肪酸相关。这些稳定的脂肪酸相关的QTL和脂肪酸相关的候选基因可用于大豆脂肪酸改良的分子标记辅助选择。     

cAMP抑制核盘菌菌核形成的差异基因表达分析

【目的】探究核盘菌响应环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate,cAMP）处理的转录组学特征,挖掘调控核盘菌菌核形成的关键基因,为靶向杀菌剂的研发提供参考。【方法】以接种在PDA培养基上生长至菌核原基形成时期的核盘菌作为CK1,开始形成黑色素时期的核盘菌作为CK2,以接种在PDA+5 mmol/L cAMP培养基上生长相同时间(5,7 d)的核盘菌作为试验组,依次命名为M1 和M2,对这4组样品进行转录组测序（RNA-seq）比较,阐释cAMP影响菌核形成的调控途径,挖掘菌核原基及菌核黑色素形成中的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。【结果】外源添加的cAMP主要在M1前期影响胞内的cAMP含量。差异表达基因分析结果显示,M1和CK1之间共有681个差异表达基因;KEGG富集分析显示,这些基因主要参与各类氨基酸代谢、脂肪酸代谢、MAPK信号通路等,且通路中的大部分基因都呈上调表达模式,而MAPK及其下游作用因子钙调磷酸酶B亚基（calcineurin B subunit,CnB）和热休克蛋白70（heat shock 70 ku protein,HSP70）则明显下调。M2和CK2之间共筛选到4 490个差异表达基因,主要参与各类氨基酸代谢、抗原加工提呈以及cAMP、MAPK等信号通路和自噬途径,通路中的大部分基因呈上调表达模式,且自噬相关因子ATG2、ATG20、ATG22、ATG23、ATG27和ATG29也大量上调表达,而与蛋白质和脂类合成相关的磷酸酶B（phosphatase B,PTPB）和酰基辅酶A氧化酶（acyl coenzyme A oxidase,ACO）的表达量则明显下调。在M1和M2时期,相关基因的qRT-PCR与RNA-seq差异表达分析结果趋势相同,说明转录组测序数据准确。【结论】核盘菌可通过吸收胞外高浓度的cAMP抑制菌核形成菌丝,其抑制作用主要通过影响相关蛋白质及脂类物质的合成而对菌丝形态及信号传递造成障碍。     

猪肉系水力相关QTL的整合定位与基因关联分析

【目的】通过构建整合图谱及Meta分析,利用数学模型整合优化猪肉系水力相关数量性状位点（QTL）,并比较已知候选基因与“真实”QTL(MQTL)的位置,分析其相关性,为猪肉系数力的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】收集2000年至今发表的猪肉系水力相关QTL信息,以美国肉畜研究中心（USDAMARC 2.0）公布的猪遗传连锁图谱为参考图谱,利用BioMercater 2.1软件将已报道的猪肉系水力相关QTL映射到参考图谱,构建新的整合图谱,分析其中存在的QTL簇;对各QTL簇进行Meta分析,将原始QTL整合为“真实”QTL(MQTL);将已知的候选基因促红细胞生成素受体基因（EPOR）、锚定蛋白1基因（ANK1）、碳酸酐酶Ⅲ基因（CAⅢ）和氟烷基因（HAL）映射到整合图谱,比较其与MQTL的位置关系,并分析二者的关联性。【结果】共收集到80个猪肉系水力相关QTL,将其进行比对、映射后,成功构建了新的整合图谱,并通过Meta分析定位了12个MQTL,这些MQTL的图距与原始QTL的平均图距相比均有不同程度的缩短。EPOR基因、ANK1基因分别定位在MQTL3、MQTL12的置信区间内,其中ANK1基因映射到整合图谱后与MQTL12的中心位置一致。【结论】整合定位的12个MQTL的图距为3.66～28.98 cM,较原始QTL缩短35.82%～78.81%,提高了QTL定位的准确度和有效性。     

吉林肉鸡配套系亲本血型基因群体遗传学分析

用中科院遗传所研制的１０个抗鸡红细胞抗原单价血清（３个基因位点，１０个等位基因），以平板凝集法对吉林省农科院畜牧分院选育的吉林肉鸡配套系３个亲本品系（１个父系２个母系）３００只成年鸡进行了血型测定和群体遗传学分析，结果表明：父系与母系品系间的群体遗传差异大于母系品系间的差异；父系的血型基因纯合系数高于母系品系的纯合系数；父系品系群体的遗传同质性高，整齐度好；母系品系群体的遗传同质性低，遗传多样性大。这些结果都符合利用免疫遗传学方法选配杂交亲本的原则。证明我所选育出的肉鸡配套系具有遗传基因的合理性和科学性，在生产中该配套系商品代杂交鸡有较强的杂交优势。与本试验得出的血型群体遗传规律相一致。     

高脂饲喂对肉鸡腹脂和肝脏组织RNA 可变剪接的影响

【目的】腹脂过度沉积会降低肉鸡抗病力和屠宰率。RNA可变剪接是影响基因功能的重要调控方式,对肉鸡腹脂沉积过程的RNA可变剪接事件进行系统分析,有助于进一步了解肉鸡腹脂沉积的分子调控机理。【方法】利用高脂饲喂肉鸡和普通饲喂肉鸡肝脏组织和腹脂组织的转录组测序结果,鉴定高脂饲喂过程中肉鸡腹脂和肝脏组织的差异表达和差异剪接基因。采用GO功能注释、KEGG通路富集分析和Metascape富集分析对显著差异剪接基因进行分析,并对显著差异剪接事件进行可视化处理,以及分析调控这些差异剪接事件的剪接因子。【结果】对高脂饲喂肉鸡与普通饲喂肉鸡的腹脂和肝脏组织进行转录组测序,在腹脂组织中发现233个显著差异表达基因和349个显著差异剪接基因,对显著差异剪接基因进行富集分析,发现显著差异剪接基因主要富集于细胞分裂、细胞生长等细胞增殖相关生物学进程,还富集于甘油磷脂代谢和胰岛素信号通路等脂肪生成相关通路。在肝脏组织中发现276个显著差异表达基因和224个显著差异剪接基因,对显著差异剪接基因进行富集分析,发现显著差异剪接基因主要富集于蛋白质乙酰化、蛋白质内部氨基酸乙酰化和m RNA加工等细胞代谢相关生物进程,还富...     

肉鸡MTHFR基因的克隆和表达水平研究

采用RT-PCR方法克隆了鸡MTHFR(methylenetetrahydrofolate reductase, MTHFR)基因,利用生物信息学方法预测蛋白结构,应用定量PCR(qPCR)技术检测组织表达特性。结果表明,鸡MTHFR基因的cDNA序列长度为2 342 bp(GenBank登录号: KU351685),开放阅读框长1 956 bp,编码651个氨基酸;进化树分析表明,鸡MTHFR氨基酸序列与绿头鸭和鸿雁的关系较近。MTHFR氨基酸序列包含保守的MTHFR superfamily结构域,为亲水蛋白;二级结构主要是α-螺旋(38.71%)和无规则卷曲(36.41%);亚细胞定位显示,该蛋白存在于细胞质和细胞核的概率分别为60.9%和30.4%。qPCR分析表明,MTHFR基因在所检测鸡的8种组织中均有表达,其中在心脏中表达水平最高,在腿肌中的表达水平最低;叶酸缺乏试验表明,母鸡叶酸缺乏能极显著增加子代肉鸡MTHFR基因在肝脏中的表达水平(P<0.01)。研究结果可为进一步研究MTHFR基因的结构和功能以及叶酸在家禽生产中的应用提供资料。     

芋不同组织淀粉生物合成和代谢相关基因的差异表达分析

【目的】开展芋（Colocasia esculenta）不同组织的转录组试验,为芋基因功能和代谢调控网络的分子机制研究提供基因资源。【方法】采集播种90 d的荔浦芋1号芋球茎、叶片、叶柄和根进行生理检测和转录组测序,对不同组织的差异表达基因（DEGs）进行GO和KEGG功能富集分析,并对淀粉生物合成和代谢相关基因进行发掘和表达模式分析。【结果】芋球茎的淀粉和可溶性糖含量分别为134.85和23.92 mg/g,在4种组织中含量最高。转录组测序共获得85.41 Gb Clean data,与参考基因组比对效率为90.30%～92.56%,共33828个基因获得功能注释。不同组织间DEGs数量为5625～10562个。球茎与根、叶片和叶柄的比较组中,在生物过程中分别富集到与淀粉生物合成和代谢相关的GO功能2、5和5个;KEGG富集分析显示,在淀粉和蔗糖代谢途径分别富集到146、161和126个DEGs。通过富集分析发掘涉及淀粉生物合成和代谢相关DEGs共82个,其在4种组织中呈不同表达模式,其中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因（AGPase基因）（Taro＿004018和Taro＿026553...     

日粮能量水平对乌金猪肝脏组织脂类代谢相关基因表达的影响

 为探讨日粮能量水平对乌金猪肝脏组织脂类代谢基因表达的影响。选取体重约15kg的乌金猪54头,随机分为3组,设3个能量水平,分别为低能量水平（消化能11.84MJ/kg）、中能量水平（消化能12.97MJ/kg）和高能量水平（消化能14.18MJ/kg）。30, 60, 100kg体重时屠宰,取肝脏组织,采用RT PCR方法,检测脂类代谢基因的表达水平。结果显示：高能量组乌金猪肝脏组织乙酰辅酶A羧化酶（ACC）、脂肪酸合成酶（FAS）和固醇调节元件结合蛋白（SREBP-1c）基因的表达水平显著高于中和低能量组（P<0.05）,但肉碱棕榈酰转移酶（CPT I）和过氧化物酶体增殖物激活受体- α（PPAR-α）基因的表达水平显著低于中和低能量组（P<0.05）。该研究结果将为乌金猪的科学合理饲养提供理论依据。     

鸡源IL-21基因的密码子优化、表达及生物活性分析初探

本研究旨在对鸡IL-21基因进行克隆、密码子优化、表达分析及生物活性初步研究，为进一步研究其功能奠定基础。首先利用生物信息学软件对鸡IL-21基因进行序列分析，然后，通过RT-PCR扩增鸡的IL-21基因，构建真核表达质粒pcDNA3.1A-IL-21-wt/MH，根据人偏爱密码子对鸡IL-21基因进行密码子优化，构建真核表达质粒pcDNA3.1A-IL-21-opt/MH。测序正确后转染HEK293T细胞进行表达，经His标签纯化后，通过脾脏淋巴细胞增殖实验鉴定纯化后的IL-21蛋白生物活性。结果显示，扩增的鸡IL-21序列与Genbank中的IL-21序列相对比有2个碱基发生突变（141C→141T,312C→312T），但不影响氨基酸序列；生物信息学分析表明，鸡IL-21基因含有信号肽序列可介导其分泌表达，同时含有1个潜在的N-糖基化位点；Western blot在培养基和细胞内均检测到鸡IL-21蛋白的表达；密码子优化后IL-21表达水平与野生型相比显著升高（P<0.000 1）;MTT法检测发现，纯化后的IL-21具有增强淋巴细胞增殖的功能。综上所述，本试验成功构建了鸡...     

基于掖478导入系的玉米产量性状QTL鉴定

 目的】鉴定玉米产量相关性状基因位点及包含有利等位基因的导入系,为了解产量性状形成的遗传基础及针对玉米自交系产量性状的分子设计提供参考和依据。【方法】以QB80和Qi319为供体亲本,掖478为轮回亲本,采用回交结合定向选择,分别构建含有61和72个家系的基础导入系群体。通过2年4点田间试验,利用完备复合区间作图进行产量及其相关性状的QTL（quantitative trait locus,QTL）分析。【结果】4个环境下,在QB80为供体的导入系群体中,共检测到9个性状的49个QTL;在Qi319为供体的导入系群体中,检测到9个性状的42个QTL。在2个及以上环境中均检测到的QTL有16个。同一性状在不同环境下所检测的QTL定位在相同的染色体区域,不同性状的QTL也定位在相同或临近的染色体区域,形成多个QTL富集区。2个群体所检测的QTL位点具有较少的一致性,说明2个供体材料中含有不同的有利基因位点。同时,导入片段中含有利基因的导入系,其相关性状明显得以改良,这些导入系可用于QTL聚合以改良掖478的产量相关性状。【结论】QB80较Qi319与掖478间的遗传差异更大,能检测更多的产量性状QTL;2个导入系群体中含有优良等位基因的导入系可用于QTL聚合改良掖478;QTL富集区是为产量性状基因的克隆提供可供参考的重要染色体区域。     

鸡下丘脑高丰度miR-101的组织表达谱与功能预测分析

【目的】 全面了解鸡下丘脑高丰度miR-101的组织表达情况和潜在生物学功能,为揭示下丘脑调控鸡机体能量平衡的分子机制奠定基础。【方法】 采用茎-环定量RT-PCR方法检测miR-101在固始鸡4个发育阶段、13种组织中的表达,利用Pictar算法预测miR-101的靶基因并对预测靶基因分别进行Gene Ontology分析、通路分析和分层富集。【结果】 miR-101的表达具有明显的时序特征和组织特异性,胚胎期各组织中的表达水平明显高于出壳后,脑部各组织中的表达水平明显高于其它被检测的组织,并在14胚龄下丘脑以及17胚龄小肠和腿肌中高丰度富集;miR-101的预测靶基因在生物学调节、代谢过程、发育过程和细胞过程等基本生物学过程中显著富集;针对神经系统发育的生物信息学分析显示,miR-101调控功能主要涉及脑发育、神经元分化、神经发生调节、神经胶质细胞分化和星形胶质细胞分化等生物学过程。【结论】 miR-101为脑部组织高丰度表达miRNA,在脑发育相关的许多生物学过程中可能发挥重要的调节作用。