褪黑素合成酶AANAT/ASMT基因过表达绵羊生物安全评价研究

旨在研究乳腺过表达褪黑素合成酶基因AANAT和ASMT（HIOMT）绵羊的生物安全性,基于本实验室前期建立的乳腺过表达褪黑素合成酶基因AANAT和ASMT（HIOMT）绵羊模型,追踪阳性转基因绵羊的生长性状数据,分析血液及尿液生理生化指标,对肠道微生物、乳中褪黑素水平及乳成分进行检测。结果表明：1）阳性转基因绵羊0、6和12月龄的体重、体长、身高和胸围4项生长指标与普通绵羊均无显著差异（P>0.05）;2）阳性绵羊血液总蛋白、白蛋白、球蛋白、胆固醇含量和各类型细胞数量以及尿液中亚硝酸盐、蛋白质和葡萄糖含量等指标均属正常,且与普通绵羊均无显著差异（P>0.05）;3）菌群测序结果表明,阳性绵羊及普通绵羊肠道微生物群落组成及优势菌群均无显著差异（P>0.05）;4）转基因绵羊血液褪黑素表达水平与普通绵羊无显著差异（P>0.05）,夜间褪黑素水平显著高于白天（P<0.05）;乳中褪黑素水平极显著高于普通绵羊（P<0.01）,乳糖含量显著高于对照羊（P<0.05）,体细胞数极显著低于普通绵羊（P<0.01）。综上所述,乳腺过表达AANAT和ASMT（HIOMT）转基因绵羊的生长发育、诸多生理生化指标、肠道微生物菌群等与对照组绵羊相比均无显著差异。此外,转基因绵羊乳中褪黑素和乳糖含量较高,体细胞数含量较低,可能是乳腺中褪黑素发挥抗炎作用,降低了乳中体细胞数。     

褪黑素合成酶在绵羊胃中的表达

为了解绵羊各胃中褪黑素的合成情况。采取绵羊瘤胃背囊、瘤胃腹囊、网胃、瓣胃和皱胃等5个部位,用免疫组化、Western blot、RT-qPCR等方法,探讨褪黑素合成的关键酶AANAT和HIOMT在不同胃的定位和相对表达情况。结果表明,AANAT和HIOMT蛋白在绵羊各胃均有分布,且在各胃的黏膜层呈强阳性表达,其中在皱胃的表达量最高,AANAT在瘤胃背囊和瘤胃腹囊的表达量最低,而HIOMT在瘤胃背囊的表达量最低;AANAT和HIOMT mRNA水平均显示在网胃最高,其中AANAT在瘤胃背囊和瓣胃表达最低,而HIOMT在皱胃中表达最低。综上所述,在绵羊不同胃中均有AANAT和HIOMT的表达,并且AANAT和HIOMT存在表达差异,说明绵羊胃也具有自主合成褪黑素的功能,提示褪黑素可能通过自分泌和旁分泌的作用方式对绵羊胃功能活动进行调控,为进一步研究褪黑素对绵羊胃功能的调控作用机制提供了理论基础。     

褪黑素受体基因MTR1在绵羊生殖轴系的表达定位

褪黑素(Melatonion,MT)通过分布于生殖系统不同部位的褪黑素受体(Melatonin receptor,MTR)来调节动物的生殖活动。研究褪黑素受体1型(MTR1)在繁殖期与非繁殖期动物生殖系统不同组织的分布和表达对于了解动物的生殖活动规律以及褪黑素对动物生殖活动的调节机制具有重要意义。应用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、蛋白免疫印迹(Western Blotting,WB)和免疫组织化学(Immunohistochemistry,IHC)等方法研究了MT1在绵羊繁殖期与非繁殖期生殖轴系不同部位分布和表达情况。HE染色结果表明,各组织都呈现了正常的细胞形态;IHC结果表明,MTR1在绵羊繁殖期与非繁殖期卵巢和睾丸组织中均有表达,其中繁殖期绵羊卵巢组织中颗粒细胞表达信号较强;qRT-PCR和WB法结果均表明,绵羊在繁殖期附睾组织中MTR1的相对表达量极显著高于其他组织(P0.01),在非繁殖期下丘脑组织中MT1的相对表达量极显著高于其他组织(P0.01)。综上,MT在绵羊繁殖期与非繁殖期生殖轴系不同部位均有表达并存在显著差异,为进一步探讨MTR在绵羊生殖轴系中的作用机制提供了科学的数据参考。     

绵羊附睾褪黑素受体1的表达与定位

为研究褪黑素受体1（MT1）在不同年龄绵羊附睾中的表达模式，选用幼龄绵羊（2~3月龄）、青年绵羊（6~8月龄）和成年绵羊（2~3岁）的附睾，采用实时荧光定量PCR和免疫组化技术检测不同年龄绵羊附睾各部位MT1基因mRNA的表达量和MT1的分布情况。结果表明：幼龄绵羊附睾尾MT1基因的转录水平极显著高于附睾头和附睾体（P<0.01）；青年绵羊附睾体和附睾尾MT1基因的转录水平显著高于附睾头（P<0.05）；成年绵羊附睾尾MT1基因的转录水平显著高于附睾头和附睾体（P<0.05），附睾各部位MT1基因的转录水平随年龄增长呈明显降低趋势；定位结果显示，MT1在各年龄组绵羊附睾的各个部位均有分布，且主要分布在附睾上皮细胞中。综合上述结果，不同年龄绵羊附睾的不同部位均有MT1表达和分布，并随年龄增长各部位的表达量降低，相同年龄绵羊附睾尾MT1的表达水平较高。     

绵羊附睾褪黑素受体1的表达与定位

为研究褪黑素受体1(MT1)在不同年龄绵羊附睾中的表达模式,选用幼龄绵羊(2~3月龄)、青年绵羊(6~8月龄)和成年绵羊(2~3岁)的附睾,采用实时荧光定量PCR和免疫组化技术检测不同年龄绵羊附睾各部位MT1基因mRNA的表达量和MT1的分布情况。结果表明:幼龄绵羊附睾尾MT1基因的转录水平极显著高于附睾头和附睾体(P0.01);青年绵羊附睾体和附睾尾MT1基因的转录水平显著高于附睾头(P0.05);成年绵羊附睾尾MT1基因的转录水平显著高于附睾头和附睾体(P0.05),附睾各部位MT1基因的转录水平随年龄增长呈明显降低趋势;定位结果显示,MT1在各年龄组绵羊附睾的各个部位均有分布,且主要分布在附睾上皮细胞中。综合上述结果,不同年龄绵羊附睾的不同部位均有MT1表达和分布,并随年龄增长各部位的表达量降低,相同年龄绵羊附睾尾MT1的表达水平较高。     

绵羊H-FABP基因不同组织表达差异研究

为了检测心脏型脂肪酸结合蛋白(H-FABP)基因在绵羊不同组织的表达差异,试验采用实时荧光定量PCR法检测绵羊H-FABP基因在不同组织中的表达情况。结果表明:H-FABP基因在不同的组织中表达量不同,由高到低依次为腿部半腱肌、背最长肌、心脏、肾脏、脾脏、十二指肠、肝脏、肺脏。     

过表达TLR4基因绵羊瘤胃与肠道宏基因组分析

胃肠道微生物生态系统参与机体物质代谢、生物屏障、免疫调控等生理过程,对维持宿主健康具有重要作用。Toll样受体4(Toll-like Receptor 4,TLR4)除在机体天然免疫过程中扮演关键角色之外,胃肠道中TLR4基因的表达可能参与微生物区系结构的塑造。本研究利用前期获得的过表达TLR4基因绵羊,基于宏基因组测序技术探讨TLR4基因高水平表达对绵羊胃肠道微生物群体多样性、丰度及生物学功能的影响。结果表明：TLR4基因过表达后对绵羊瘤胃(P=0.35)和肠道(P=0.56)中微生物Alpha多样性无显著影响;胃肠道中微生物优势菌群(相对丰度>1%)在门、属、种不同分类水平上的区系结构无显著变化。进一步分析TLR4基因过表达对胃肠道中革兰氏阴性菌群(相对丰度<1%)组成的影响,在瘤胃和肠道中分别鉴定出8个和13个差异菌属(P<0.05),33个和32个差异菌种(P<0.05);其中,Helicobactersp.MIT05-5293(P=0.03)和Yersinia pseudotuberculosis(P=0.048)在瘤胃中存在显著差异,Campylob...     

绵羊IGF-Ⅰ基因在肌肉组织中的表达研究

为了探讨绵羊肌肉中IGF-Ⅰ基因的表达规律,试验以白藏杂交羊、藏绵羊、凉山半细毛羊和白凉杂交羊等4个周岁公羊群体为研究对象,采用RT-PCR技术,分析了4个群体中的背最长肌、臂三头肌、股二头肌和腰大肌等4个肌肉组织的表达规律。结果表明:IGF-Ⅰ基因在4个群体的4个肌肉组织中均有表达,每个群体中的4个部位的表达存在各自的规律性;背最长肌、臂三头肌、股二头肌和腰大肌中的IGF-Ⅰ基因的表达均以在白藏杂交羊群体中表达最高,而在其他三个群体中不同部位的肌肉组织的表达呈现各自的规律。     

不同光照时长对鸡睾丸褪黑素受体及合成酶表达的影响

旨在研究不同光照时长对鸡睾丸组织中褪黑素受体及合成酶表达规律的影响。选用20周龄体质量相近的AA(爱拔益加)种公鸡共120只,随机分为3组,分别使用8.0,11.5和16.0h光照处理,饲喂4周,饲喂结束后颈动脉放血致死,采取睾丸。采用实时荧光定量PCR和Western blot方法检测鸡睾丸组织中褪黑素受体及合成酶mRNA和蛋白表达量。结果表明,鸡睾丸组织中褪黑素受体MEL-1A、MEL-1B和MEL-1C,褪黑素合成酶AANAT的mR-NA及蛋白表达量随光照时长增加而显著降低(P0.01);但合成酶ASMT表达量无显著变化(P0.05)。综上,褪黑素受体MEL-1A、MEL-1B和MEL-1C及合成酶AANAT的表达与光照时长呈负相关。     

绵羊甲状腺自主合成并分泌褪黑素的研究

本研究旨在探讨绵羊甲状腺是否表达催化褪黑素合成的关键酶基因AANAT、HIOMT以及褪黑素受体基因MT1,并自主合成和分泌褪黑素,为研究甲状腺在绵羊季节性繁殖中的功能奠定基础。利用RT-PCR、组织免疫荧光、细胞免疫荧光和ELISA技术,分别在基因、蛋白质和细胞水平对绵羊甲状腺中合成褪黑素的关键酶基因AANAT、HIOMT以及褪黑素受体基因MT1的表达、细胞定位以及褪黑素的合成与分泌进行了研究。结果表明:绵羊甲状腺表达褪黑素合成酶基因AANAT、HIOMT和褪黑素受体基因MT1,并能够自主合成和分泌褪黑素。该研究首次证实了绵羊甲状腺具有自主合成并分泌褪黑素的功能,表明甲状腺内部可能存在有通过褪黑素调控甲状腺素合成的新通路,为进一步研究绵羊甲状腺自主合成褪黑素的功能奠定了基础。     

绵羊CS-3基因的克隆及其在绵羊不同组织中的表达研究

试验首次克隆了绵羊CS-3基因序列,预测了CS-3蛋白的结构、功能及其特点,并分析了其在不同组织中的表达情况及CS-3基因与肉质性状的相关性。结果显示,CS-3基因cDNA全长838 bp,完整的开放阅读框(ORF)为70-804 bp,编码244个氨基酸。氨基酸序列中存在3个保守结构域,蛋白质二级结构以无规卷曲和α-螺旋为主,富含疏水区,存在多个磷酸化位点和1个蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)的磷酸化位点。通过实时荧光定量RT-PCR技术分析了CS-3基因在凉山半细毛羊部分组织中的表达情况。结果表明,CS-3基因主要在凉山半细毛羊的心脏和肌肉中表达,15 d时各组织中心脏的表达量最高,极显著高于其它各组织(P＜0.01);在心脏和肌肉组织中,CS-3基因的表达量随着年龄的增长而减少,其中在60 d时心脏中的表达量最高。     

威宁绵羊SOCS7和GFAP基因组织表达研究

试验旨在检测细胞因子信号传导抑制蛋白7(suppressor of cytokine signaling 7,SOCS7)和胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)基因在威宁绵羊不同组织中的表达水平。以6月龄、1周岁和2周岁的威宁绵羊公、母羊为研究对象,采用实时荧光定量PCR测定威宁绵羊不同性别及不同生长阶段心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及脑6个组织中SOCS7和GFAP基因的相对表达量,从mRNA水平上的探究两个基因之间的表达规律。结果显示,SOCS7基因在威宁绵羊不同组织中均有不同程度的表达,其中脾脏中相对表达量最高,其次是肺脏、肾脏、心脏、肝脏和脑组织,随着威宁绵羊年龄的增大,SOCS7基因在组织中的相对表达量呈现小幅度上升的趋势;GFAP基因在威宁绵羊脑组织中相对表达量最高,其余组织中表达量较低,随着年龄增长总体呈现下降趋势。从性别差异来看,威宁绵羊SOCS7基因相对表达量母羊普遍高于公羊,而GFAP基因则是公羊普遍高于母羊,推测SOCS7基因很有可能负向调控GFAP基因的表达。     

威宁绵羊GH基因cDNA克隆及组织表达研究

为了保护威宁绵羊品种,为威宁绵羊生长激素(GH)基因原核表达、组织表达谱构建提供基础资料,试验对6月龄、1周岁和2周岁的威宁绵羊公母羊GH基因编码区序列进行克隆,并进行生物信息学分析;同时采用实时荧光定量PCR方法对GH基因在威宁绵羊不同性别及不同生长阶段心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及背最长肌6个组织中mRNA水平上的表达规律进行探究。结果表明:威宁绵羊GH基因CDS区序列长度为754 bp,发现2个SNP位点;GH基因在威宁绵羊不同组织中均有不同程度的表达,但不同性别和不同生长阶段的表达有一定的差异,随着威宁绵羊年龄的增大,其GH基因在部分组织器官中的相对表达量呈现小幅度下降的趋势。     

绵羊FSHR基因生物信息学分析及其器官表达规律研究

为了验证及进一步研究促卵泡素受体(follicle-stimulating hormone receptor,FSHR)基因在绵羊繁殖力中的作用机制,试验采用生物信息学方法分析了绵羊FSHR基因结构、FSHR蛋白性质和结构、同源性、遗传进化、信号通路、蛋白互作网络和器官表达规律。结果表明:绵羊FSHR DNA全长196 149 bp,而编码蛋白质的mRNA序列全长只有2 431 bp,FSHR基因含有10个外显子;FSHR基因编码695个氨基酸,FSHR蛋白属于不稳定的脂溶性蛋白;FSHR蛋白是有7个跨膜结构的膜受体,包含LRR_5、GnRH_trans、7tm_1三种功能结构域,这三种结构域分别行使不同功能,共同激活G蛋白偶联机制,激活腺苷酸环化酶,使细胞内CAMP或Ca~(2+)内流增加,从而对细胞的生命活动进行调节;FSHR基因不但与繁殖相关基因Gdf9、Bmp15有关,还与抑制肿瘤转移基因Kiss1有关;FSHR的同源性分析和进化树构建结果显示,绵羊和山羊亲缘关系最近,其次是牛,与斑马鱼亲缘关系最远;FSHR基因在绵羊睾丸和卵巢中特异性高表达,并在各物种间的表达具有一致性。说明FSHR基因表达可能受内含子极为复杂和重要的调控,且在繁殖中起重要作用。该基因在睾丸中特异性高表达,与促卵泡生成素(FSH)对雄性动物曲细精管的发育、成熟和精子生成作用相吻合。     

BMPR-IB基因在绵羊不同组织的表达差异性研究

BMPR-IB基因为绵羊产羔数的主效基因,研究绵羊BMPR-IB基因组织表达差异性具有一定的生物学意义。研究以发情期绵羊为实验材料,采用半定量RT-PCR方法。结果表明:BMPR-IB基因在绵羊11种组织中的表达量存在差异,由高到低依次为卵巢、耳、脊髓、垂体、骨骼、子宫、下丘脑、肾脏、骨骼肌和输卵管,在肝脏中无表达,提示BMPR-IB基因在绵羊卵巢组织中高表达量与绵羊高繁殖力密切相关。     

威宁绵羊SOCS7和GFAP基因组织表达研究

试验旨在检测细胞因子信号传导抑制蛋白7（suppressor of cytokine signaling 7，SOCS7）和胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）基因在威宁绵羊不同组织中的表达水平。以6月龄、1周岁和2周岁的威宁绵羊公、母羊为研究对象，采用实时荧光定量PCR测定威宁绵羊不同性别及不同生长阶段心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及脑6个组织中SOCS7和GFAP基因的相对表达量，从mRNA水平上的探究两个基因之间的表达规律。结果显示，SOCS7基因在威宁绵羊不同组织中均有不同程度的表达，其中脾脏中相对表达量最高，其次是肺脏、肾脏、心脏、肝脏和脑组织，随着威宁绵羊年龄的增大，SOCS7基因在组织中的相对表达量呈现小幅度上升的趋势；GFAP基因在威宁绵羊脑组织中相对表达量最高，其余组织中表达量较低，随着年龄增长总体呈现下降趋势。从性别差异来看，威宁绵羊SOCS7基因相对表达量母羊普遍高于公羊，而GFAP基因则是公羊普遍高于母羊，推测SOCS7基因很有可能负向调控GFAP基因的表达。     

绵羊AA-NAT基因mRNA表达与常年发情相关性研究

为了探讨AA-NAT基因表达与绵羊常年发情之间的关联性,本研究以常年发情小尾寒羊和季节性发情滩羊各9只为研究对象,利用real-time PCR技术检测AA-NAT基因在这2种绵羊不同发情阶段下丘脑、垂体、松果体、卵巢、子宫体和肾上腺6种组织中的mRNA表达情况。结果显示,AA-NAT基因在不同情期的两个绵羊品种的6个组织中表达有明显差异,在发情期绵羊的卵巢、子宫体、松果体中高水平表达。春秋季发情期小尾寒羊与秋季发情期滩羊相比,其卵巢和子宫体中AA-NAT基因表达量极显著偏低(P0.01),而松果体中表达量极显著偏高(P0.01)。本研究结果初步表明,卵巢、子宫体和松果体中AA-NAT基因表达上调可能与小尾寒羊常年发情相关。     

桑树天冬酰胺合成酶基因的克隆与表达分析

天冬酰胺合成酶B(asparagine synthetase,AS-B;EC 6.3.5.4)参与植物氮同化过程的催化与调节。在构建的盐胁迫下桑树(Morus L.)抑制消减杂交(SSH)文库中发现一个编码天冬酰胺合成酶的基因片段,采用cDNA末端快速扩增(RACE)方法获得2 061 bp的全长序列,完整的开放读码框(ORF)长1 761 bp,编码586个氨基酸,预测蛋白分子质量65.66 kD,将该基因命名为桑树天冬酰胺合成酶基因(MaAS,GenBank登录号:HQ025955)。序列分析显示,MaAS编码的蛋白包括2个保守的功能域(谷氨酰胺-氨基转移结构域和合成酶结构域),与其它植物天冬酰胺合成酶的氨基酸序列相似性在75%以上。将MaAS基因开放读码框连接到pET28a(+)表达载体中,转化大肠杆菌BL21后,诱导表达的MaAS重组蛋白分子质量大小与预测的分子质量一致。采用邻接法构建的桑树和其它植物基于MaAS蛋白氨基酸序列的系统进化树显示:桑树、葡萄(Vitis vinif-era)、毛果杨(Populus trichocarpa)、蓖麻(Ricinus communis)聚为一类,亲缘关系较近。半定量RT-PCR分析表明,MaAS基因在桑树不同部位的转录水平存在明显差异,在盛花期的雌花中转录水平最高,尚未木质化的幼根和成熟桑椹中的转录水平较高,幼茎的茎皮和木质部中的转录水平较低,嫩叶中的转录水平很低,腋芽中的转录水平最低。     

芒果类胡萝卜素合成酶基因PSY的表达特性分析

陈业渊研究员简介：通讯简介：陈业渊（1962-）,男,研究员,博士,E-mail：chenyy1962@126.com,主要从事热带果树种质资源及选育种研究 八氢番茄红素合成酶（PSY）是植物类胡萝卜素生物合成途径中的关键酶,为明确PSY基因的表达特性,设计特异性引物,采用实时荧光定量的方法,对芒果果皮不同阶段中PSY基因的表达差异进行分析,结果表明：汤米和爱德华芒果在果实生长发育期和后熟期,果皮中PSY基因的表达均呈上升水平,但后熟期表达要显著高于果实发育期;在品种差异方面,汤米芒果和爱德华芒果在果实生长发育期差异不明显,但在后熟期汤米芒果的表达量要强于爱德华芒果,研究结果表明芒果PSY基因的表达丰度和类胡萝卜素的合成密切相关。