兰坪乌骨绵羊黑色素及其候选基因研究进展

兰坪乌骨绵羊以其乌骨乌肉特征而闻名,而黑色素的沉积量是影响其形成乌骨乌肉特征的直接因素。黑色素的形成受多基因调控,但影响黑色素的主效基因尚不清楚。该文从黑色素的合成以及影响其合成的相关功能基因进行综述,以期为深入研究兰坪乌骨绵羊黑色素形成机理提供一定理论依据。     

成黑色素细胞生成过程中信号调节的研究进展

动物体内的黑色素细胞合成了黑色素从而决定其肤色和毛色。全身各处的黑色素细胞有2种来源:①由神经管上皮细胞分化而来的视网膜色素上皮细胞;②由神经嵴细胞在胚胎发育早期分化为成黑色素细胞进而发育成熟为黑色素细胞从而行使其功能。通过对小鼠和人类的发育遗传学研究,结果表明神经嵴细胞衍生的黑色素细胞的发育分化是一个非常复杂的过程,受到多重信号因子的调控。其中影响黑色素细胞发育过程的转录因子有SOX10、MITF和PAX3,信号通路有KIT及其配体KITL信号通路、WNT/β-catenin信号通路、EDN3及其受体EDNRB信号通路。MITF被认为是黑色素细胞发育过程中非常关键的调控因子,而3条通路也被认为与神经嵴细胞来源的黑色素细胞的发育有极为密切的关系且能调节MITF功能及其活性。作者总结了这个领域的研究进展并指出早期神经嵴细胞的发育调控可能是乌骨鸡和乌骨绵羊乌质性状形成的根本原因。     

乌质畜禽黑色素相关信号因子的研究进展

乌骨畜禽由于其高含量黑色素沉积,具有极高的研究价值和经济价值,然而黑色素的形成过程错综复杂,导致黑色素致黑基因的研究仍处于探究阶段。本文主要对黑色素在兰坪乌骨绵羊与乌骨鸡的研究、黑色素的合成和沉积以及传递机理进行综述,旨在为乌质资源的开发利用提供理论依据。     

云南地区乌骨绵羊黑色素的初步研究

对7只兰坪乌骨绵羊、4只本地绵羊(非乌骨绵羊)和2羽乌骨鸡组织器官黑色素进行了测定,结果表明:乌骨绵羊黑色素与乌骨鸡黑色素的IR光谱基本一致,黑色物质主要是真黑色素;乌骨绵羊各组织器官中的黑色素含量高于本地绵羊;黑色素在乌骨绵羊组织器官中的沉积表现出明显的时(年龄)空(组织器官)差异,即随着年龄的增加,组织器官中的黑色素含量也随之增加;各组织器官中黑色素含量高低顺序为肝脏>气管、心脏、肾脏>脾脏、肺>舌、肌肉、皮肤>骨骼,与乌骨鸡的沉积模式有所不同;乌骨绵羊组织器官中黑色素含量与绵羊的毛色有关,黑毛绵羊组织器官黑色素含量高于花毛绵羊。     

乌骨鸡黑色素沉积机理及相关候选基因

乌骨鸡的乌色度与其营养特性和药用价值密切相关,是乌骨鸡重要的经济性状之一。乌骨鸡乌色度受机体黑色素沉积影响。本文对黑色素发生、沉积机理进行较为全面的综述,并讨论了影响乌骨鸡黑色素沉积的候选基因,旨在增进对乌骨鸡黑色素性状及相关分子选育的理解和研究。     

IFN-γ对羊驼皮肤黑色素细胞增殖和黑色素合成的影响

旨在研究IFN-γ对黑色素细胞增殖及黑色素合成的影响。不同浓度IFN-γ(0.0、0.5、2.0、8.0、16.0、32.0、64.0ng·mL-1)分别处理羊驼皮肤黑色素细胞24、48和72h。MTT法检测黑色素细胞活力,紫外分光光度法检测黑色素含量,qRT-PCR检测MC1R、TYR、TYRP1、MITF、DCT及NOS2mRNA水平的变化。结果显示,24h黑色素细胞活力受到抑制,72h细胞活力恢复且黑色素合成增强;IFN-γ可促进黑色素含量的增加,以32.0ng·mL-1 IFN-γ增加极显著。TYRP1、MITF、DCT、NOS2mRNA相对表达量显著增加(P0.05),MC1R、TYR mRNA相对表达量增加不显著(P0.05)。IFN-γ可促进黑色素细胞树突增长,可能有助于黑色素的转运;IFN-γ诱导黑色素的合成,可能与黑色素细胞中NOS2和MITF的高表达有关,可能通过NO/cGMP/PKG介导的信号通路合成黑色素。     

TYR基因及其与动物毛色关系的研究进展

毛色是毛皮动物重要的品种特征之一,是一种易于观察的表型性状。黑色素对动物毛色的形成起至关重要的作用。在动物体内酪氨酸在酪氨酸酶(TYR)的催化作用下,经由DOPA、多巴醌、吲哚醌等形式最后生成黑色素。动物毛色的形成主要与黑色素细胞中合成的两种色素(真黑色素、褐黑色素)比例有关。黑色素细胞中色素的合成受多个基因和信号通路调控。动物毛色之所以具有多样性,也是由于这些基因调控所致。在众多的调控基因中,其中目前研究较多的主要有黑素皮质素受体1(MC1R)、剌鼠信号蛋白基因(ASIP)、TYR家族(TYR、TYRP1、TYRP2)等,各基因间相互作用形成不同的毛色。文章简要介绍黑色素形成的机理及概况,重点对TYR基因结构和功能及其在多种动物毛色方面的研究现状进行综述,以便为动物毛色选育提供理论依据。     

乌骨绵羊和黑色素的研究进展

黑色素在生物体内起着重要的作用,本文从黑色素的分类、生物合成机制、分析方法、结构、理化性质和功能、分布、沉积等方面进行了阐述,并对新近在云南发现的乌骨绵羊乌质性状形成相关的黑色素的生成的基因进行了描述。     

乌骨绵羊和黑色素的研究进展

黑色素在生物体内起着重要的作用,本文从黑色素的分类、生物合成机制、分析方法、结构、理化性质和功能、分布、沉积等方面进行了阐述,并对新近在云南发现的乌骨绵羊乌质性状形成相关的黑色素的生成的基因进行了描述.     

绵羊毛色相关基因MC1R和ASIP的研究进展

皮肤和毛囊中黑色素细胞产生的真黑素和褐黑素的分布和数量比例决定着哺乳动物的毛色,色素表型在黑色素合成的不同阶段受多个基因的调控。MC1R基因和ASIP基因是影响黑色素合成的两个重要基因,在黑色素合成和毛色调控过程中起关键作用。MC1R基因的表达产生真黑素,而ASIP基因则通过负调控机制增加褐黑素的生成。文章对近年来与绵羊毛色性状紧密相关的MC1R基因和ASIP基因的研究进展进行综述,旨在增进对绵羊毛色形成机理的了解,为绵羊育种与生产提供理论参考。     

绵羊卵泡发育过程中关键信号通路研究进展

卵泡从原始卵泡发育为成熟卵泡，直至排卵、黄体发育等过程都受到精密的调控，产生大量的优势卵泡是绵羊产多羔及实现快速扩繁的关键因素。研究发现，相关信号通路和转录因子通过影响绵羊卵泡中卵母细胞、颗粒细胞的生长，进而调控卵泡的发育成熟，对这些信号通路进行深入了解，有助于探索卵泡发育的调控机制，早日实现绵羊高效繁育。Notch是卵泡发育过程中发挥重要作用的高度保守信号通路，PI3K/AKT/mTOR信号通路各成员都是广泛存在于细胞内的信号转导分子，在卵泡发育早期发挥了主要作用，还有间隙连接（gap junction，GJ）和跨带突触（transzonal projections，TZPs）等物理连接方式，在细胞间的交流通讯起到重要作用。作者详细介绍了Notch信号通路、PI3K/AKT/mTOR信号通路、间隙连接及跨带突触的结构功能在绵羊卵泡发育中的调控作用，为进一步探明绵羊卵泡发育的调控机制提供参考。     

蒙古羊不同尾椎数相关选择信号的挖掘研究

通过对比不同尾椎数的蒙古绵羊群体在基因组上的遗传分化水平,对全基因组选择信号、蒙古羊尾长性状的相关基因及可能的突变位点进行检测,试图解析尾椎形成的分子机制。基于全基因组重测序数据,使用两组群间的遗传分化系数(Fst)和遗传多样性比率(pi ratio)检测尾椎选择信号,将Fst值和pi ratio较大的染色体区段作为受选择候选区域。结果表明,共找到76个选择区域,这些区域分别落在了尾脂肪沉积和骨骼发育的QTL上,进一步对这些候选区域所包含的63个基因进行基因功能及通路的注释分析,富集到骨骼再生相关的Wnt和FGF信号通路,同时发现LRP6等功能候选基因。该研究确定了与尾椎数相关的受选择区域,推测不同尾椎数蒙古绵羊群体的形成可能由非基因编码区域的一个或者多个突变造成。     

乌骨绵羊MC1R基因多态性研究

酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸酶相关蛋白1(TYRP1)和酪氨酸酶相关蛋白2(TYRP2)是动物黑色素生物合成过程的重要酶,黑素皮质素1受体(MC1R)一旦与配体α-促黑素细胞激素(α-MSH)结合,对TYR、TYRP1和TYRP2酶活性的表达水平均有重要影响,因此认为MC1R是黑素合成模式的控制点。本研究以MC1R基因为候选基因,对乌骨绵羊MC1R基因多态性进行了研究,希望揭示MC1R基因与乌骨绵羊乌质性状之间的关系。结果表明,乌骨绵羊MC1R基因存在2个多态位点,分别为A12G和G144C。翻译表明这2处突变都为同义突变,对应的氨基酸分别是丝氨酸(Ser)和亮氨酸(Leu)。PCR-RFLP分析发现绵羊MC1R存在2个等位基因,即MC1R*1和MC1R*2,对应11型、22型和12型3种基因型。乌骨绵羊和兰坪本地绵羊MC1R等位基因的频率差异不显著,而与罗姆尼羊差异显著,推测MC1R基因可能不是控制乌骨绵羊乌质性状的主效基因。     

黑色素细胞相关调控因子研究进展

黑色素细胞是皮肤组织中的一种特殊细胞,黑色素细胞能够产生黑色素并且传递给周围的角质细胞。黑色素传递并停留在这些角质细胞中,能够防止光线辐射对染色体产生损伤,对细胞产生一定的保护作用。黑色素的合成受到许多复杂的调控因子的调控,小眼畸形转录因子在调控黑色素的合成及黑色素细胞的迁移和生存起着非常重要的作用。在小鼠中,干细胞因子或者是它的感受器c-Kit的突变会导致黑色素细胞异常表型。黑色素细胞通过福斯匹林和α黑色素细胞刺激素与黑素皮质素受体结合刺激黑色素的生成;刺鼠信号蛋白会抑制酪氨酸蛋白酶的活性,进而减少黑色素的产量。WNT信号对于神经嵴细胞分化为黑色素细胞有影响,影响黑色素细胞的数量进而影响黑色素的产量。促肝细胞生长素是酪氨酸激酶的感受器,能够促进和保持黑色素细胞产生黑色素的活性。控制合成内皮缩血管肽的受体及配体EDN3的基因的突变会导致黑色素细胞的缺失。     

发情周期不同阶段绵羊卵巢lncRNA的鉴定和功能分析

旨在分析不同繁殖周期绵羊卵巢组织中长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)的表达谱,了解lncRNA表达及其调控机理,为绵羊繁育研究提供理论依据。本研究以湖羊为研究对象,选取年龄在1.5～2.5岁的黄体期和卵泡期母羊各3只,通过高通量测序筛选出卵巢组织中的lncRNA,运用生物信息学分析对差异表达的lncRNA进行靶基因预测,通过GO和KEGG富集分析找出与绵羊繁殖相关的通路。结果显示,本研究共获得1 379个差异表达的lncRNAs,其中1 158个表达上调,221个表达下调。GO和KEGG富集分析表明,差异表达的lncRNAs及其靶基因主要参与卵泡发育、排卵周期过程、钙离子信号通路、卵母细胞减数分裂、催产素信号通路、MAPK信号通路、甲状腺激素合成通路、雌激素信号通路。关键的lncRNAs可能通过调控参与这些信号通路和生物学过程的相关基因来调控生殖。其中,LNC_011239、LNC_012847、LNC_003902、LNC_003906、LNC_003907等靶向的MAPK1、ADCY1、ADCY5、PPP3CA和CDC23可能发挥关键的调控作用。qRT-PCR验证证明,随机选取的5个差异lncRNAs定量结果与测序结果基本一致。本研究利用RNA-Seq技术筛选出黄体期和卵泡期卵巢组织中的lncRNAs,并进行差异分析,为揭示绵羊繁殖能力的分子机制提供依据。     

野生盘羊×巴什拜羊杂交二代尾部脂肪差异表达lncRNA的鉴定与分析

【目的】 分析不同脂尾型绵羊尾部脂肪组织中的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)的表达谱,探究lncRNA与绵羊尾部脂肪沉积机制的关系,为揭示绵羊尾脂沉积机制提供理论依据。【方法】 选择新疆地方绵羊巴什拜羊(肥尾型)和野生盘羊×巴什拜羊杂交二代(小尾型)作为研究对象,采集2个群体尾部脂肪组织,利用转录组测序技术筛选差异表达lncRNA并预测靶基因,对其进行GO功能和KEGG通路富集分析;利用实时荧光定量PCR技术验证转录组测序的表达结果。【结果】 通过差异表达分析共筛选出728个差异表达lncRNAs,其中270个表达下调,458个表达上调;通过差异表达lncRNA靶基因的GO功能和KEGG通路富集分析,筛选到634个靶基因参与疾病、免疫、蛋白修饰、细胞代谢等相关功能分类,共涉及76条信号通路,部分lncRNA介导的靶基因SCD、GPAM、THRSP、FASN等与绵羊尾部脂肪沉积相关。实时荧光定量PCR与转录组测序结果趋势相同。【结论】 lncRNA在绵羊脂尾进化中对尾部脂肪沉积具有重要的调控作用,为从lncRNA的角度分析绵羊脂肪沉积提供了理论依据。     

系统分析多组织转录组鉴定影响猪脂肪沉积的关键基因

旨在挖掘影响松辽黑猪脂肪沉积的关键基因及脂肪、肝和肌肉在体内的功能。本研究选择体重100 kg左右健康且背膘厚差异显著的6头(高、低各3头)松辽黑猪为试验动物,利用高通量转录组测序技术检测其脂肪、肝和背最长肌组织中基因的表达水平,鉴定不同脂肪沉积猪和不同组织中的差异表达基因,并分析差异表达基因的生物学功能。结果表明,在不同分组的猪中发现135个差异表达基因,其中部分参与了PPAR信号通路、AMPK信号通路、代谢通路、脂肪酸代谢和甘油代谢等通路。经生物学功能分析发现,EHHADH、ME1、SCD、OLR1、PHGDH、ACLY、LEP和CYP超家族基因等基因为影响猪脂肪沉积的关键基因。在不同组织的差异表达表达基因中,脂肪组织中高表达的基因显著富集在胰岛素信号通路、MAPK信号通路、三羧酸循环、氧化磷酸化等通路;肝中高表达基因显著富集在多种物质的代谢、脂肪酸的降解、氨基酸的合成等通路;背最长肌中高表达的基因主要参与了蛋白质的降解、PI3K-Akt信号通路、氧化磷酸化通路、Wnt信号通路、磷脂酰肌醇信号通路等通路。不同组间差异表达基因分析结果提示,EHHADH、ME1、SCD、OLR1、PHGDH、ACLY、LEP和CYP超家族基因等基因是影响脂肪沉积的关键基因;不同组织间差异表达基因表明,脂肪组织是脂肪合成的主要部位,而肝和肌肉组织主要涉及脂肪酸的降解。本研究结果对脂肪性状的遗传改良、机理解析有一定意义。     

Ssc-miR-133a-5p的靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

课题组前期通过高通量测序技术发现,microRNAssc-miR-133a-5p在肥胖猪脂肪组织中表达水平显著下调,推测其可能在脂肪沉积过程中发挥了重要作用。分析ssc-miR-133a-5p序列保守性,利用TargetScan,miRDB和miRWalk在线分析工具预测其候选靶基因,进一步对候选靶基因进行蛋白质互作分析以及KEGG分析,最后将预测的靶基因与课题组前期筛选出的与猪脂肪沉积能力相关的基因取交集。结果表明ssc-miR-133a-5p候选靶基因PPARGC1A与RORA等,参与AMPK,TNF,与胰岛素分泌等信号通路。结果提示ssc-miR-133a-5p的候选靶基因可能通过多种信号通路发挥重要作用。文章的结果可为microRNA参与猪的脂肪生成调节机制提供科学依据。