中国牛亚科家畜GH基因编码区序列的遗传变异研究

采用PCR产物直接双向测序法,分段扩增普通牛、瘤牛、牦牛、大额牛和亚洲水牛共5个牛种的GH基因,并拼接成编码区全序列,分析中国牛亚科家畜不同牛种GH基因编码区序列变异及其分子进化特征。结果表明,牛GH基因编码区序列全长654bp,种间核苷酸突变率在0．1％～1．84％。5个牛种编码区序列定义了10种单倍型,瘤牛的单倍型多样性最高,大额牛和水牛均无单倍型多样性。GH基因编码区序列的密码子使用存在偏倚性,共发现了25个偏好性密码子。核苷酸的替代以转换为主,转换明显高于颠换,转换／颠换比为3．0。非同义突变位点远远少于同义突变位点,同义与非同义替代发生的速率比都小于或等于1,表明GH基因编码区序列不受达尔文正选择的影响。以GH基因单倍型序列为基础的分子进化树表明,水牛与普通牛、瘤牛、牦牛、大额牛间分化很明显;普通牛、瘤牛、牦牛、大额牛间序列分化并不明显,并且它们共同拥有一条相同的祖先核苷酸序列。说明中国牛亚科家畜GH基因编码区序列的变异相当贫乏,并且由于功能的约束表现得相当保守,进化速率相当缓慢。     

广西百色马生长激素基因的克隆与序列分析

为了丰富优良地方品种百色马的分子遗传学基础数据,试验设计1对特异性引物,利用PCR技术成功克隆百色马的生长激素基因全序列.结果表明:百色马GH基因碱基序列全长1 922 bp(GenBank登录号为FJ604598),包含完整的5个外显子和4个内含子;与蒙古马比较,百色马GH基因DNA序列出现12个碱基的变异,有3个变异位点处于编码区,均为有义突变,突变方式都为G→A的转换,其中第981位碱基G→A致使第89位氨基酸由Arg突变为Lys,第1739位碱基G→A使第185位氨基酸由Gly→Arg,第1 764位碱基G→A使第193位氨基酸由Gly→Asp.基于GH基因构建的不同,动物亲缘进化树的拓扑结构与物种树一致,哺乳动物的GH基因在进化中比较保守.     

口蹄疫病毒诱导的牛α－干扰素基因cDNA的克隆及序列分析

参照已发表的牛α-干扰素基因cDNA序列设计了1对引物，用感染口蹄疫病毒的牛外周血为材料，提取总RNA。经RT-PCR，获得与预期大小相符的DNA片段。所获得的PCR产物长度是604bp，与参考序列的同源性是99．7％。第23位～91位的69个碱基为信号肽序列，编码23个氨基酸。与参考序列比较，第43位的碱基由C变为A，即由TTC→TTA，对应的氨基酸由苯丙氨酸(F)变为亮氨酸(L)。第45位的碱基由G变为C，即由CGA→CCA，对应的氨基酸由精氨酸(R)变为脯氨酸(P)。第92～589位的498个碱基为牛α-干扰素成熟蛋白基因序列，编码166个氨基酸，与参考序列完全相同，即同源性为100％。第590～592位的碱基为TGA终止子。整个牛α-干扰素前体蛋白基因共570个碱基。编码189个氨基酸。     

牦牛与普通牛、水牛的X染色体基因编码区比较及密码子偏性分析

【目的】 从基因组比对及密码子偏性角度分析牦牛与其他牛亚科动物X染色体,有助于了解牦牛品种差异及系统进化地位,为其适应高原低压低氧环境和密码子优化提供参考。【方法】 以牦牛X染色体参考基因编码区序列为参考,与普通牛和江河型水牛X染色体参考基因编码区序列进行基因组比对和基因共线性分析,同时进行基因注释,对过滤后的编码区文件进行相对同义密码子使用频率（RSCU）、ENC-plot、PR2-plot和最优密码子确定等偏性分析。【结果】 在牦牛X染色体基因编码区发现了参与气管收缩、肺部呼吸及机体代谢等基因与普通牛和水牛存在差异,如KLHL13、CENPI和PGK1等基因;共线性显示长段由强选择压和突变压下表现出的交换线性区域;密码子分析中3种牛亚科动物密码子使用偏性相似,偏性均较弱,均偏向G/C结尾;强偏性密码子（RSCU≥1.5）均为CUG、GUG、AGA、AGG和UGA;牦牛、普通牛和水牛分别筛选出16、13和9个最优密码子,均以A/U结尾。【结论】 牦牛与普通牛、水牛相比面临了更大的选择压力,累计的变异程度更大,三者的密码子偏性受到自然选择作用均大于突变作用。研究结果为牦牛的遗传育种、密码子优化和遗传资源开发利用提供参考。     

广西百色马生长激素基因的克隆与序列分析

为了丰富优良地方品种百色马的分子遗传学基础数据,试验设计1对特异性引物,利用PCR技术成功克隆百色马的生长激素基因全序列。结果表明:百色马GH基因碱基序列全长1922bp(GenBank登录号为FJ604598),包含完整的5个外显子和4个内含子;与蒙古马比较,百色马GH基因DNA序列出现12个碱基的变异,有3个变异位点处于编码区,均为有义突变,突变方式都为G→A的转换,其中第981位碱基G→A致使第89位氨基酸由Arg突变为Lys,第1739位碱基G→A使第185位氨基酸由Gly→Arg,第1764位碱基G→A使第193位氨基酸由Gly→Asp。基于GH基因构建的不同,动物亲缘进化树的拓扑结构与物种树一致,哺乳动物的GH基因在进化中比较保守。     

山羊椎间盘退变相关基因Sox9密码子偏爱性分析

为了明确Sox9基因密码子的使用特征,揭示山羊和其他物种Sox9基因的进化规律,为建立骨科腰椎间盘退变动物模型提供基础研究试验依据,此研究利用生物信息学软件CodonW、Usage Codon和DNAMAN分析山羊Sox9基因完全编码区密码子偏爱性,比较不同物种Sox9基因密码子偏爱指标,基于完整编码区序列生成了亲缘关系进化聚类图,计算出每个物种Sox9基因的总变异值。分析显示山羊Sox9基因中有26个偏好使用密码子以G/C为第三位碱基;夜猴、家犬、原鸡、大猩猩、人、恒河猴、小家鼠、家兔、绵羊、黑猩猩、婆罗洲猩猩和褐家鼠等12个物种在密码子使用上与山羊Sox9基因基本相似,但是在编码丙氨酸、脯氨酸和苏氨酸等个别氨基酸时,原鸡和小家鼠及褐家鼠与其他物种的密码子偏爱性存在差异。Sox9基因偏好使用以G/C结尾的密码子。亲缘关系进化聚类图和不同物种RSCU值显示Sox9基因密码子偏好性与亲缘关系的远近存在关联性。     

欧拉型藏绵羊GHRHR基因部分片段的克隆及多态性研究

对欧拉型藏绵羊生长激素释放激素受体(GHRHR)基因部分片段进行PCR扩增和克隆测序(GenBank Accession No:EU289218),利用BioEdit7.0.9.0、DnaSP 4.10.9和MEGA4.0等生物信息学软件对该部分序列与GenBank中普通牛、瘤牛、水牛相应序列进行比对分析,并对58只欧拉型藏绵羊该基因片段进行SmaI-RFLP研究。结果表明:欧拉型藏绵羊与普通牛、瘤牛、水牛3个物种基因序列间同源性大小依次为92.5%、92.0%、91.5%;4个物种间共发现41处序列间碱基差异(9.65/100 bp),其中藏绵羊与普通牛、瘤牛、水牛3个牛亚科物种均存在差异碱基29处。碱基变异类型主要表现为碱基转换和颠换,少数为碱基插入和缺失。推导的部分氨基酸序列间同源性大小依次为88.8%、88.8%、94.4%。58只欧拉型藏绵羊该基因片段SmaI-RFLP分析均为单态,表现为AA基因型。     

河流型与沼泽型水牛FSHR基因密码子偏好性分析

为了确定河流型与沼泽型水牛促卵泡素受体(FSHR)基因密码子的使用模式,试验采用PCR产物直接测序法对9头河流型水牛、15头沼泽型水牛、6头大额牛和6头中甸牦牛的FSHR基因编码区序列进行了群体变异检测和单倍型划分,并结合已发表的普通牛、野牛、山羊、绵羊、人和黑猩猩的同源序列,对河流型与沼泽型水牛FSHR基因密码子使用的偏好性及与其他物种的差异进行了探讨。结果表明:两类水牛FSHR基因的密码子使用特征较为相似,河流型与沼泽型水牛分别有28个和27个偏好使用的密码子,对于编码Pro的4个密码子CCC、CCA、CCU和CCG而言,河流型水牛偏好使用CCC和CCA,而沼泽型水牛偏好使用CCC。水牛与其他物种共同偏好使用的密码子有20种,均偏好使用以G/C结尾的密码子。基于密码子的同义密码子相对使用度(RSCU)构建的聚类树显示河流型水牛与沼泽型水牛先聚为一类,再与大额牛、牦牛聚为一类,普通牛与山羊、绵羊和野牛聚为一类,人和黑猩猩聚为一类,揭示聚为一类的物种间在密码子使用上的偏好性较相似。     

以GH基因多态性探讨中国南北黄牛及牦牛系统

以中心产区典型群随机抽样的方法,采用PCR产物直接测序的方法测定了18头雷琼牛、19头巴音郭楞州蒙古牛和18头巴音郭楞州牦牛GH基因外显子654 bp核苷酸碱基序列,引用GenBank中牛属普通牛、瘤牛、牦牛以及亚洲水牛GH基因同源区资料,作外类群以最大简约（MP）法与邻接（NJ）法构建分子系统发育树。旨在为探讨牛亚科家畜GH基因变异特点、牦牛跟我国南北黄牛关系的亲疏,以及牛亚科物种进化特征提供部分客观依据,适应进化与分子进化之间的关系提供局部的原始试验根据。结果发现雷琼牛GH基因序列中存在3个变异位点,定义了5种单倍型。在巴音郭楞州蒙古牛GH基因序列中存在2个变异位点,定义了4种单倍型。在巴音郭楞州牦牛GH基因序列中存在2个变异位点,定义了3种单倍型。确认GH基因的分化早于普通牛,瘤牛和牦牛的分化,就GH基因本身而言,牦牛与中国南北黄牛的关系无远近之分。     

牛朊蛋白基因多态性对疯牛病影响的研究进展

朊蛋白(prion protein,PRNP)是近年来已证明的人和部分哺乳动物传染性海绵状脑病(transmissible spongiform encephalopathy,TSE)的主要根源,该蛋白编码基因的多态性显著影响了人和动物对TSE的易感性或抗病性。牛传染性海绵状脑病俗称"疯牛病"。作者分析了疯牛病的起源、监测和预防措施;简要介绍了牛PRNP基因的结构与功能;系统分析了牛科动物PRNP基因非编码区多态性与抗病性作用;总结了牛科动物PRNP基因启动子区域内23 bp插入/缺失和第1内含子区域内12 bp插入/缺失对疯牛病易感性的影响,为牛的抗病分子育种提供指导。     

线虫fat-1基因密码子优化设计

本研究旨在优化线虫fat-1基因,使其在牛肌肉组织中高效表达,为进一步生产fat-1转基因肉牛提供目的基因.试验在不改变fat-1基因编码氨基酸序列的基础上,参考了11个牛肌肉蛋白相关基因的密码子使用频率,对fat-1基因进行了密码子优化.结果发现,共改变了65个碱基,涉及65个密码子、7个氨基酸,约占fat-1基因总碱基数的5.38%,G+C含量从45.08%上升到50.04%,且分布均匀利于基因的表达.结构预测结果显示,该优化后的基因能够在牛肌肉中高效表达.     

牦牛、犏牛、藏黄牛和普通牛HIOMT基因CDS序列的比较

褪黑激素（MLT）是调控动物季节性生殖等多种生物节律,具有复杂生理功能的一种吲哚类激素,羟基吲哚-氧-甲基转移酶（hydroxyindole-O-methyltransferase,HIOMT）是决定MLT合成波动模式的重要酶之一。采用RT-PCR法克隆并分析了牦牛、犏牛和藏黄牛HIOMT基因的CDS序列。牦牛该基因序列连续缺失123bp,通过与普通牛基因组序列比对,该缺失片断位于HIOMT基因7个外显子中的第6外显子。由于克隆所得牦牛基因组DNA相应序列未缺失上述片断,推定所获得的牦牛HIOMT基因CDS序列属可变剪接体;克隆犏牛HIOMT基因获得长、短两条件序列,长序列与藏黄牛、普通牛该序列相似,短序列与牦牛相似,但尚不能确定这两条序列各自来自父本还是母本;与普通牛HIOMT基因比较,牦牛、犏牛和藏黄牛分别有11、13（长序列17）和11个变异位点,且位于密码子第1、2位点的变异分别为4、6（7）和4个,均为非同义突变,所有非同义突变只有1处由密码子第3位变异引起,这些突变可能通过影响蛋白结构进而影响其生物学功能。还预测了牦牛、犏牛、藏黄牛和普通牛HIOMT蛋白相对分子量、理论等电点、疏水性、跨膜区等。HIOMT的保守性较强,是系统进化研究较理想的分子标记。     

线虫fat-1基因密码子优化设计

本研究旨在优化线虫fat-1基因,使其在牛肌肉组织中高效表达,为进一步生产fat-1转基因肉牛提供目的基因。试验在不改变fat-1基因编码氨基酸序列的基础上,参考了11个牛肌肉蛋白相关基因的密码子使用频率,对fat-1基因进行了密码子优化。结果发现,共改变了65个碱基,涉及65个密码子、7个氨基酸,约占fat-1基因总碱基数的5.38%,G+C含量从45.08%上升到50.04%,且分布均匀利于基因的表达。结构预测结果显示,该优化后的基因能够在牛肌肉中高效表达。     

藏绵羊生长激素释放激素基因内含子Ⅱ部分序列的分析

对藏绵羊生长激素释放激素(GHRH)基因内含子Ⅱ部分序列进行了PCR扩增和测序,用Genbank中的Blastn方法与普通牛相应基因序列进行了比对分析。结果表明,藏绵羊与普通牛GHRH基因内含子Ⅱ部分序列间同源性为92%;2个物种该基因内含子Ⅱ部分序列间的碱基变异类型主要表现为碱基转换和颠换,亦存在碱基插入和缺失。     

15个物种Toll样受体5基因密码子使用偏好性分析

【目的】探究Toll样受体5(TLR5)基因的密码子使用模式，并分析TLR5基因密码子使用偏好性的影响因素。【方法】综合运用CodonW、BioEdit和R等软件对筛选的15个不同物种TLR5基因完整编码区(CDS)序列核苷酸组成和密码子使用模式进行计算和统计，再基于同义密码子相对使用度(RSCU)和CDS分别进行聚类分析，推测TLR5基因发挥相似生物学功能的物种，并通过ENC-plot、Neutrality-plot和PR2-plot 3种绘图分析造成密码子偏好性现象的可能因素。【结果】9个物种TLR5基因CDS密码子第3位碱基GC含量(GC3)>0.5,14个物种有效密码子数(ENC)值>35,15个物种密码子AU偏斜度(AU skew)和GC偏斜度(GC skew)值<0;不同物种TLR5基因CDS有31个高频密码子，其中21个以G或C结尾，此外GCC、AGA、AGG和CUG表现为较高的RSCU值，为优势密码子；RSCU层次聚类和系统发育聚类结果不完全相同，但两种聚类方法均提示猪、牛和羊TLR5基因的密码子使用特点相似，鸡和绿头鸭相似，虹鳟和鲫鱼相似；ENC-p...     

麦洼牦牛SRY基因克隆及序列分析

SRY是Y染色体上具体决定生物雄性性别的基因片段,是多数哺乳动物性别决定基因之一。本试验采用克隆测序SRY基因并结合生物信息学对其序列进行分析,利用软件Codon W分析麦洼牦牛、普通牛、绵羊、山羊、猪、小鼠、鸡和人该基因编码区的密码子偏好性。克隆测序得到SRY基因序列含1个690 bp的开放阅读框,共编码229个氨基酸;其编码区核苷酸序列与普通牛、绵羊、山羊、猪、小鼠、鸡、人相应序列间的一致性分别为99.9%、93.9%、91.2%、76.5%、43.3%、21.4%、69.1%。经聚类分析,麦洼牦牛首先与普通牛聚在一起,绵羊与山羊聚为一类,这两类相聚后再依次与猪、人、小鼠相聚,最后与鸡聚为一类,其结果与以往的生物学分类结果一致。该基因编码的蛋白质分子式为C₁₁₅₅H₁₈₂₇N₃₅₁O₃₄₈S₁₁,相对分子质量为2655.0,理论等电点PI为9.55,亲水性平均数为-0.855。其密码子偏好性分析显示,T3_s为0.2905、C3_s为0.3240、A3_s为0.3728、G3_s为0.2963,第3位碱基中出现G和C占第3位碱基总量的48%,同义密码子数为61。上述数据表明麦洼牦牛SRY基因编码序列与普通牛、绵羊、山羊、猪、人具有较高的一致性,在物种进化过程中较为保守。该基因对含A的密码子有较高的偏爱性,尽量避开以G结尾的密码子,且其所编码的蛋白质为亲水性蛋白。     

中国5个鹿群线粒体D-loop序列分析与系统进化研究

通过测定鹿科天山马鹿、白唇鹿、塔河马鹿、甘肃马鹿和青海马鹿的线粒体控制区序列,并从Gen Bank获得鹿科鹿亚科1种动物的线粒体控制区全序列。利用MEGA软件计算了各物种控制区序列的碱基组成,通过比较序列同源性,构建NJ分子系统树,探讨5个鹿群体的系统进化关系。序列分析表明这5个控制区序列的碱基长度在916至1071,在31个鹿个体样(5个群体)中发现24个单倍型,A+T(61.5%)的平均含量比G+C(38.5%)的含量多23%.发现有49个转换与31个颠换多态位点,其中以转换为主(不计插入/缺失碱基)。在所测31条mt DNA D-loop序列中,界定了24种mt DNA单倍型。单倍型多样度(H)为0.985,核苷酸多样度(π)为0.07878。系统进化关系结果表明:5个鹿种群有2个母系起源;白唇鹿不属于鹿亚科中的马鹿分支。但具有一定的亲缘关系;甘肃马鹿和青海马鹿属于不同地域的同一种群,并没有因为地域的关系而产生种间关系。     

带属绦虫线粒体基因组全序列生物信息学分析

通过利用生物生物信息学方法分析带属绦虫线粒体DNA(mtDNA)碱基组成、基因结构、密码子利用、基因变异及其在分子系统进化研究中的应用价值等,以期为带属虫种线粒体功能基因组学研究、分子分类学研究及其疾病诊断提供重要依据。从NCBI GenBank中下载已测序的6种带属绦虫线粒体基因组(mt genome)全序列,以细粒棘球绦虫mtDNA序列作为参考序列(外群),用ClustalX软件(1.83)(http://www2.ebi.ac.uk/clustal w/)进行多重序列比对,用DNAStar软件进行序列差异性分析,用MEGA4软件的邻接法(Neighbor-joining method)构建进化树,核苷酸进化距离算法用最大似然法(Maxi mumlikelihood method),氨基酸进化距离算法用泊松校正法(Poissoncorrection method),进化树检验用自展法(Bootstrap test)。tRNA和2个非编码区RNA二级结构预测分别使用软件ARWEN和RNAstructure Version 4.6。结果显示,带属绦虫mtDNA为双链闭环分子,为13.3~13.7 kb;4种碱基成分中,T含量最高(超过47%),C含量最低(低于9%);共有36个按照相同顺序排列的编码基因,其中蛋白质编码基因有12个,tRNA编码基因有22个(其中编码丝氨酸-tRNA和亮氨酸-tRNA的基因有2个,其余18种tRNA分子各有1个),rRNA编码基因有2个(包括1个大亚基和1个小亚基)。基因组结构紧凑,基因间存在重叠区域,如nad4L和nad4基因;除广泛使用ATG作为起始密码子编码蛋氨酸,部分基因如多头绦虫nad6基因用GTG作为蛋白质翻译的起始密码子。线粒体tRNA长度为58~76 nt,二级结构多数呈典型的三叶草结构,少数呈D-loop结构;2个线粒体rRNA亚基基因rrnL和rrnS被trnC基因分隔开;线粒体基因组有2个大的非编码区,1个长非编码区(LNR)和1个短非编码区(SNR);线粒体基因组中蛋白编码基因之间的差异为5.7%~28.9%,其中cox1和nad4L基因比较保守,而nad5和nad6则变异较大,进化较快。结果表明,根据线粒体基因组序列绘制的带属绦虫分子进化树表明,亚洲带绦虫(T.asiatica)和牛带绦虫(T.saginata)间的亲缘关系最近,成为姊妹种,而多头绦虫(T.multiceps)与前两者的亲缘关系比猪带绦虫(T.solium)与前两者的关系更近,但与虫种的生物学特征存在一定差异。     

牛亚科物种TRs分布特点及着丝粒区卫星DNA进化研究

旨在研究牛亚科物种间串联重复序列（tandem repeats sequence,TRs）的分布特点及着丝粒区卫星DNA的进化关系。本研究基于普通牛、瘤牛、牦牛、水牛、野牛、独龙牛6个牛亚科物种的基因组序列,研究了不同物种间TRs的组成、分布及结构特点,并分析了6个牛亚科物种染色体着丝粒区卫星DNA的进化关系。结果表明：1）TRs在牛亚科物种中平均占比为2.03%,平均长度54.93 Mb,其中普通牛的占比最高3.42%（93.00 Mb）,瘤牛最低1.42%（37.88 Mb）。2）微卫星DNA在3类TRs中位点数最多,为483 405,占TRs总位点数85.64%,高于小卫星DNA（43 026,7.62%）和卫星DNA（38 180,6.75%）。3）通过对微卫星DNA丰度和平均长度分析发现,二碱基微卫星DNA在牛亚科物种中丰度最高,为70.93 loci/Mb,且以AC拷贝类别为主。4）通过构建着丝粒区1.715和1.723卫星DNA的系统发育树发现,1.715卫星DNA普遍存在于牛亚科物种的基因组中,而1.723卫星DNA在牦牛中不存在,两类卫星DNA在不同物种间或不同染色体上存在不同程度分化,具有较明显的种间特异性。TRs在牛亚科6个物种中平均占比为2.03%,微卫星DNA为TRs主要序列,且二碱基微卫星丰度最高,并以AC拷贝类别为主;1.715卫星DNA普遍存在于6个牛亚科物种的基因组中,但在物种间或染色体间存在不同程度分化。本研究结果为牛亚科物种间TRs分布特征及进化关系研究提供了重要理论依据。