河流型水牛TGF-β基因家族鉴定及其胚胎发育早期的表达分析

本研究旨在鉴定河流型水牛中转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)基因家族成员,分析该家族成员在胚胎发育早期的表达情况,并讨论其可能的作用。根据人类中已鉴定的TGF-β基因家族信息,通过BLASTP在河流型水牛全基因组层面鉴定TGF-β家族成员,同时对牛、山羊和小鼠的TGF-β家族信息进行鉴定,结合5个物种中的TGF-β基因家族信息构建系统进化树。根据河流型水牛胚胎发育早期4个阶段(2-细胞、8-细胞、桑椹胚和囊胚期)的RNA-seq数据分析,通过FPKM(Fragment of Per Kilobase of exon model per Million mapped reads)值计算TGF-β家族成员的表达情况。结果显示,根据人类中的33个TGF-β基因,分别在河流型水牛、牛、山羊和小鼠的基因组中鉴定出32、23、32和26个TGF-β基因,几个物种中TGF-β基因家族成员数量相近且在系统进化树中分布均匀,说明该家族在各个物种中具有分布和功能的保守性。在河流型水牛的32个TGF-β基因中,21个TGF-β基因家族成员在胚胎发育早期不表达或极低剂量表达,6个分化抑制因子低剂量表达,5个高表达的TGF-β基因均有报道过与繁殖过程相关,说明在河流型水牛的胚胎发育早期只有部分成员(5/32)参与其中行使功能,绝大多数的TGF-β基因(27/32)并没有参与其中。本研究结果为河流型水牛中TGF-β基因家族研究提供了数据基础,并为TGF-β基因家族在胚胎发育早期的功能研究提供了理论依据。     

白刺14-3-3基因家族的鉴定及表达分析

为探明白刺(Nitraria tangutorum)14-3-3基因家族的基本特征及其进化关系,本研究基于白刺转录组数据,利用生物信息学方法,对白刺14-3-3基因家族成员进行鉴定,预测其理化性质、亚细胞定位、保守结构域,分析其系统进化关系及其基因在不同浓度盐、干旱处理下的组织器官表达模式.结果表明:从白刺转录组数据中...     

河流型水牛TGF-β基因家族鉴定及其胚胎发育早期的表达分析

本研究旨在鉴定河流型水牛中转化生长因子-β （transforming growth factor-β，TGF-β）基因家族成员，分析该家族成员在胚胎发育早期的表达情况，并讨论其可能的作用。根据人类中已鉴定的TGF-β基因家族信息，通过BLASTP在河流型水牛全基因组层面鉴定TGF-β家族成员，同时对牛、山羊和小鼠的TGF-β家族信息进行鉴定，结合5个物种中的TGF-β基因家族信息构建系统进化树。根据河流型水牛胚胎发育早期4个阶段（2-细胞、8-细胞、桑椹胚和囊胚期）的RNA-seq数据分析，通过FPKM（Fragment of Per Kilobase of exon model per Million mapped reads）值计算TGF-β家族成员的表达情况。结果显示，根据人类中的33个TGF-β基因，分别在河流型水牛、牛、山羊和小鼠的基因组中鉴定出32、23、32和26个TGF-β基因，几个物种中TGF-β基因家族成员数量相近且在系统进化树中分布均匀，说明该家族在各个物种中具有分布和功能的保守性。在河流型水牛的32个TGF-β基因中，21个TGF-β基因家族成员在胚胎发育早期不表达或极低剂量表达，6个分化抑制因子低剂量表达，5个高表达的TGF-β基因均有报道过与繁殖过程相关，说明在河流型水牛的胚胎发育早期只有部分成员（5/32）参与其中行使功能，绝大多数的TGF-β基因（27/32）并没有参与其中。本研究结果为河流型水牛中TGF-β基因家族研究提供了数据基础，并为TGF-β基因家族在胚胎发育早期的功能研究提供了理论依据。     

基于全长转录组测序的掌叶大黄bZIP基因家族鉴定分析

bZIP转录因子在调控植物生长发育、次生代谢产物合成以及胁迫响应中发挥着重要作用。本研究基于全长转录组测序分析,系统筛选掌叶大黄(Rheum palmatum) bZIP基因家族,分析其编码蛋白的理化性质、保守基序及系统进化等特性,利用RNA-seq进行基因组织表达分析和茉莉酸甲酯(MeJA)处理基因表达分析。结果表明,掌叶大黄bZIP基因家族有63个成员(RpbZIP1～RpbZIP63);根据其与拟南芥(Arabidopsis thaliana) bZIP系统发育关系被分为A～I和K、S等11个亚族;RpbZIPs基因主要编码不稳定的亲水蛋白,均定位于细胞核;RpbZIPs蛋白二级结构主要为α螺旋和无规卷曲。基于RNA-seq数据,筛选出掌叶大黄根及根茎中高表达且响应MeJA的RbZIP16、RpbZIP17、RpbZIP61等6个基因,qPCR验证了其中4个与转录组测序表达结果一致。本研究系统分析掌叶大黄bZIP基因家族,为后续进一步研究基因功能及大黄次生代谢转录调控机制提供了科学依据。     

转录组测序及其在猪上的研究进展

转录组学是研究基因结构和功能的重要研究方法,其中RNA-seq测序技术的快速发展使得转录组学日益成为分子生物学和功能基因组学的重要组成成员。转录组测序技术是转录组学研究的重要基础,该技术关系着能否高效、准确地识别转录组信息,因而关乎着转录组分析的可行性。基因转录组测序技术的转录组学分析已经在猪、牛等畜种上有所运用,丰富了畜牧学的研究。文章主要对转录组测序的相关概念以及其在猪上的运用进行综述。     

猪DNA甲基转移酶基因家族进化分析

【目的】 探究猪DNA甲基转移酶（DNMT）基因家族的基因特性及表达模式。【方法】 利用生物信息学方法鉴定猪全基因组范围的DNMT基因家族，并对其染色体定位、理化性质、蛋白质结构、亚细胞定位、基因结构、保守基序、系统进化关系、共线性关系和基因表达模式进行分析。【结果】 共鉴定得到5个猪DNMT基因家族成员：PigDNMT1、PigDNMT2、PigDNMT3、PigDNMT4和PigDNMT5，分别位于2、3、13、14、17号染色体上。猪DNMT基因家族进化树分析发现，PigDNMT1和PigDNMT4、PigDNMT2和PigDNMT5的亲缘关系较近。PigDNMT2和PigDNMT5具有相同数量和排列顺序的保守基序，但在基因结构上差异较大。系统进化树结果揭示，猪、人、小鼠和牛的DNMT基因家族分为4个亚族，其中猪与牛的DNMT基因家族亲缘关系更近。基因共线性分析显示，猪与人、小鼠、牛之间都具有4对直系同源DNMT基因，表明4个物种的DNMT基因间存在较强的共线性关系。猪DNMT家族蛋白长度在228~1 706个氨基酸之间，分子质量在26 133.32~192 267.80 u之间，等电点在6.00~9.06之间。二级结构预测分析结果显示，猪DNMT蛋白主要由无规则卷曲组成。亚细胞定位分析发现，5个猪DNMT蛋白定位于细胞核。母猪性腺轴的转录组数据分析发现，PigDNMT1在下丘脑、垂体和卵巢组织中随着初情启动过程而展现出不同的表达模式。【结论】 本研究在猪基因组上共鉴定出5个DNMT基因，并发现性腺轴组织中的PigDNMT1在初情启动过程中呈现出不同的表达模式，为解析猪DNMT基因家族功能提供一些参考。     

牦牛GPX基因家族生物信息学及表达分析

本研究旨在筛选F1代雄性不育犏牛与正常牦牛谷胱甘肽过氧化酶家族（GPXs）差异表达基因（DEGs）,探索在牦牛附睾精子成熟过程中可能发挥重要作用的调控基因和生物学功能。从转录组测序数据库中筛选并鉴定得到牦牛GPXs基因,利用生物信息学方法分析GPXs基因理化性质、基因结构、系统进化关系、表达情况以及GPXs蛋白多序列比对、二级结构、三级结构。结果显示：共鉴定了8个牦牛GPXs基因（GPX1～GPX8）,分子量为22.60～56.31 ku,等电点为5.09～5.32,包含4～8个保守元件;GPXs蛋白具有共同保守氨基酸序列,在蛋白二、三级结构分析中显示都存在反向平行的β-折叠结构,并与ALOX5、GSS、GSTM3蛋白均存在相互作用;系统进化树显示,GPX基因家族在反刍动物的同源性最高;牦牛和犏牛附睾组织检测到GPX2、GPX3、GPX5、GPX8基因表达存在显著性差异。研究表明,牦牛GPXs基因家族结构高度保守,功能上可能参与调控牦牛附睾精子抗氧化等过程。     

基于RNA-seq数据鉴定苏姜猪肉质性状相关基因

试验通过对苏姜猪背最长肌和腿肌进行转录组分析,旨在挖掘影响苏姜猪肌肉肉质性状的候选基因。选取90和180日龄苏姜猪各3头,利用RNA-seq技术对90日龄苏姜猪背最长肌、180日龄苏姜猪背最长肌和腿肌进行测序,对差异表达基因进行GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析。结果显示,180日龄苏姜猪背最长肌和90日龄苏姜猪背最长肌中有1 655个基因差异表达,其中474个基因表达上调,1 181个基因表达下调,GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析发现,474个表达上调基因主要参与肌肉纤维、转录调节、钙信号通路、MAPK信号通路、胰岛素信号通路、FOXO信号通路等生物学功能,1 181个表达下调基因主要参与免疫、造血、溶酶体、绑定、酶活性等生物学功能;180日龄苏姜猪背最长肌和腿肌中有383个基因差异表达,其中70个基因表达上调,313个基因表达下调,GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析发现,70个表达上调基因未能显著富集,313个表达下调基因主要参与细胞分化增殖、肌肉发育、细胞外基质、cGMP-PKG信号通路等生物学功能。本试验获得了苏姜猪背最长肌和腿肌组织的转录组信息,筛选出6个与苏姜猪肉质性状相关的候选基因：FOXO1、FOXO3、FOXO4、MYF6、A-FABP和H-FABP,为深入研究苏姜猪肉质性状的分子机理奠定基础。     

基于RNA-seq数据鉴定苏姜猪肉质性状相关基因

试验通过对苏姜猪背最长肌和腿肌进行转录组分析,旨在挖掘影响苏姜猪肌肉肉质性状的候选基因。选取90和180日龄苏姜猪各3头,利用RNA-seq技术对90日龄苏姜猪背最长肌、180日龄苏姜猪背最长肌和腿肌进行测序,对差异表达基因进行GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析。结果显示,180日龄苏姜猪背最长肌和90日龄苏姜猪背最长肌中有1 655个基因差异表达,其中474个基因表达上调,1 181个基因表达下调,GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析发现,474个表达上调基因主要参与肌肉纤维、转录调节、钙信号通路、MAPK信号通路、胰岛素信号通路、FOXO信号通路等生物学功能,1 181个表达下调基因主要参与免疫、造血、溶酶体、绑定、酶活性等生物学功能;180日龄苏姜猪背最长肌和腿肌中有383个基因差异表达,其中70个基因表达上调,313个基因表达下调,GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析发现,70个表达上调基因未能显著富集,313个表达下调基因主要参与细胞分化增殖、肌肉发育、细胞外基质、cGMP-PKG信号通路等生物学功能。本试验获得了苏姜猪背最长肌和腿肌组织的转录组信息,筛选出6个与苏姜猪肉质性状相关的候选基因:FOXO1、FOXO3、FOXO4、MYF6、A-FABP和H-FABP,为深入研究苏姜猪肉质性状的分子机理奠定基础。     

紫花苜蓿bZIP基因家族的鉴定、 进化及表达分析

碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子是真核生物转录因子中分布最广泛、最保守的一类蛋白。目前在许多植物中已发现大量的bZIP转录因子,这些bZIP转录因子成员广泛参与种子贮藏基因的表达、植物的生长发育、光信号传导、病害防御、生物和非生物胁迫应答以及ABA的敏感性等各种信号的反应。本研究首次从紫花苜蓿(Medicago sativa)全转录组水平鉴定出bZIP转录因子家族共包含138个基因,根据bZIP蛋白序列进行系统进化分析可以将其分为10类;对MsbZIP基因的系统进化分析表明该基因家族在分类上有很高的保守性。该转录因子家族的基因密码子偏好性分析表明,MsbZIP基因密码子偏好使用A/T碱基。此外,MsbZIP基因GO功能注释分析结果显示,138个MsbZIP基因最终分为23个GO分类,总体包括分子功能和生物学过程两类。相关性分析结果表明,共有372对基因表达相关性极显著(P0.01)。本研究可为紫花苜蓿bZIP转录因子功能特性、进化历程和生物功能的深入研究奠定基础。     

荣昌猪BMP15基因通过TGF-β RⅡ激活SMAD4信号分子机制研究

本研究旨在阐明荣昌猪BMP15基因在荣昌猪性成熟前不同发育期的表达特性及其与SMADs信号相关基因的表达关系。采集1月龄、3月龄及5月龄荣昌猪卵巢组织,利用qRT-PCR及石蜡切片免疫荧光染色法分析荣昌猪不同月龄卵巢组织内BMP15基因表达及细胞定位特征;利用5月龄卵巢活组织添加重组人BMP15蛋白及TGF-β受体抑制剂(LY215799和LY2109761),应用qRT-PCR及Western blot方法分析BMP15及SMADs信号通路相关基因SMAD2、SMAD3、SMAD4、SMAD7、TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-βRⅠ和TGF-βRⅡ表达特征及BMP15/SMADs信号通路。结果表明:从1月龄至5月龄,随着荣昌猪生长发育,卵巢组织内BMP15基因mRNA表达量呈上调表达(P0.05);石蜡切片免疫荧光试验表明,5月龄卵巢组织卵母细胞周围颗粒细胞内存在BMP15蛋白荧光信号;从3月龄至5月龄的卵巢组织内BMP15、SMAD4、TGF-β1及TGF-βRⅡ基因在mRNA水平呈上调表达(P0.05),而SMAD2、TGF-β2及TGF-βRⅠ呈下调表达(P0.05);通过5月龄卵巢活组织添加重组人BMP15蛋白、TGF-βRⅠ/Ⅱ及TGF-βRⅠ受体抑制剂培养,发现TGF-βRⅠ/Ⅱ抑制剂(LY2109761)明显抑制TGF-βRⅡ受体蛋白的表达,TGF-βRⅠ抑制剂(LY2157299)不能抑制TGF-βRⅡ受体蛋白的表达。上述结果表明,荣昌猪BMP15基因在荣昌猪性成熟前的卵巢组织内呈上调表达,SMAD4、TGF-β1及TGF-β RⅡ也呈上调表达。本试验研究表明BMP15基因通过TGF-βRⅡ介导SMAD4信号分子调控下游基因的表达,为进一步研究荣昌猪BMP15基因在卵泡发育中发挥的作用提供理论依据。     

美洲狼尾草CCD基因家族全基因组鉴定及分析

鉴定美洲狼尾草（Pennisetum glaucum）中的类胡萝卜素裂解双加氧酶（Carotenoid cleavage dioxygenases,CCD）基因家族成员,为美洲狼尾草中PmCCD基因进一步的功能研究与遗传改良提供一定的理论依据。基于美洲狼尾草已公开的全基因组数据,成功鉴定了其中的CCD成员,并预测了该家族成员的系统进化关系,此外,分析了这些成员的蛋白理化性质、功能结构以及保守基序,并深入研究了它们的启动子顺式作用元件等,最后结合转录组数据分析了PmCCD基因在组织中、高温胁迫和干旱胁迫下的表达模式。共鉴定出13个PmCCD基因,分布于5条染色体上,系统进化分类为2个大类别,共计6个亚家族,所鉴定出的成员均具备典型的RPE65或PLN型蛋白结构域,其启动子区域有与逆境胁迫、激素响应以及生长发育等生物过程密切相关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,PMccd-1、PMcccd-6、PMccd-7、PMccd-12基因在美洲狼尾草的穗组织中具有显著的高表达,在干旱与高温胁迫下,PmCCD基因产生了显著的表达变化,且受胁迫影响根系中的表达差异高于叶片。综上结果表明在干旱诱导时,...     

基于高通量转录组测序的红花籽油对肥育猪肝脏差异表达基因的影响

18头肥育猪按饲粮均分为2组,添加红花籽油组和不添加油脂组(对照组)。试验期60d结束,全部屠宰,分别采集肝脏组织样品,进行高通量转录组测序,找出2处理组间的差异表达基因和差异代谢通路。利用Illumina HiSeqTM2500高通量RNA-seq测序技术对2组肥育猪肝脏RNA测序,使用TopHat2软件将测序得到的reads序列与猪(Sscrofa10.2)参考基因组序列比对,找出差异表达基因,在Nr、GO和KEGG数据库中进行功能注释、富集分析和聚类分析。结果显示,红花籽油组和对照组肝脏中差异表达基因共有1 114个,与对照组相比,红花籽油组表达上调的基因有579个,下调的基因有535个。GO功能分类注释到细胞组成、生物学过程和分子功能数据库中的差异表达基因分别有902,903,857个。注释到KEGG通路中差异表达基因414个,显著富集通路4个(P0.05)。     

利用配对RNA-seq数据筛选显著差异背膘厚度松辽黑猪背最长肌差异表达基因

本研究旨在利用转录组测序技术鉴定松辽黑猪背最长肌组织中的差异表达基因（DEGs）,找出与猪脂肪沉积相关的潜在候选基因。通过对松辽黑猪进行活体背膘厚测定,选择具有极端背膘厚的3对个体（高、低各3头）为研究对象。取背最长肌组织提取RNA,并对其进行双末端转录组测序,然后,基于edgeR包的配对方法筛选差异基因,并进行生物学功能富集分析。结果鉴定出590个差异表达基因,其中,188个基因在高背膘厚组猪背最长肌组织中高表达,402个基因在低背膘厚组猪背最长肌组织中高表达。通过生物学功能分析发现,有42条显著富集通路,鉴定出的与脂肪沉积相关的通路有脂肪酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成以及PPAR信号通路等,筛选出FABP3、FADS1、FADS2、OLR1、ACSL1、LIPA和PLIN2为脂肪沉积性状的候选基因。该研究结果为进一步探究松辽黑猪肌内脂肪分子调控机制提供了参考。     

猪let-7a靶基因预测及生物信息学分析

旨在通过对ssc-let-7a进行靶基因预测及生物信息学分析,探究其调控猪卵泡发育和闭锁的作用机制。利用荧光定量PCR技术对猪卵泡期不同状态的3种中等(3～5 mm)卵泡(健康卵泡(H)、早期闭锁卵泡(EA)和晚期闭锁卵泡(PA))的颗粒细胞中ssc-let-7a表达变化进行比较研究,利用过表达let-7a检测其对H_2O_2诱导颗粒细胞氧化损伤的保护作用;应用JASPAR、PROMO、Cytoscape等生物信息学软件和miRBase、Ensembl、NCBI等数据库对ssc-let-7a进行转录因子结合位点预测、保守性分析、靶基因预测、GO富集分析和KEGG信号通路富集分析。结果表明:随着卵泡闭锁程度的加深,ssc-let-7a在颗粒细胞中的表达水平发生显著下调;过表达ssc-let-7a对H_2O_2诱导猪颗粒细胞氧化损伤具有保护作用;ssc-let-7a在各物种间非常保守,其启动子区域有FoxO1/3等多个转录因子结合位点,278个靶基因主要参与细胞增殖、凋亡和分化生物学过程,其主要参与MAPK、TP53和TGF-β等信号通路。由此推测,ssc-let-7a受到FoxO等多个转录因子调控,它可能通过参与MAPK、TGF-β和TP53等通路的调节从而影响颗粒细胞的增殖或凋亡,进而影响猪卵泡发育。     

不同氧浓度下猪睾丸间质细胞转录组分析

【目的】研究不同氧浓度下猪睾丸间质细胞表达谱差异,筛选缺氧导致猪睾丸间质细胞损伤的关键基因。【方法】将猪睾丸间质细胞分为缺氧组(1%氧气,H24组)、正常组(15.75%氧气,N24组),每组3个重复,在相应条件下分别处理24 h,用CCK8法检测细胞存活率;利用转录组测序技术筛选出缺氧组和正常组睾丸间质细胞中的差异表达基因,利用DESeq 2.0软件进行差异表达基因分析,并对差异表达基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,进一步筛选与氧含量相关的调控基因。【结果】缺氧刺激24 h后,与正常组相比,缺氧组猪睾丸间质细胞存活率极显著降低(P<0.01);转录组测序共获得1 654个差异表达基因,其中1 242个基因上调,412个基因下调。GO功能富集分析发现,共获得富集条目8条,其中生物过程1条,分子功能7条;KEGG通路富集分析发现,共获得10个显著富集的信号通路,包括HIF-1信号通路、JAK-STAT信号通路和糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路等。通过GO功能和KEGG通路富集分析共获得6个与缺氧应激相关的基因,分别为信号传导及转录激活蛋白5(signal transd...     

miR-23基因家族进化分析及其在猪睾丸组织中的表达变化

运用生物信息学方法在miRBase数据库检索到miR-23基因家族的序列,利用Ensembl数据库信息确定miR-23在基因组的位置,采用MEGA5.0构建miR-23系统进化树,再利用RT-q PCR技术定量检测其在沙子岭猪睾丸组织中7个不同发育时期(D1、D30、D60、D90、D120、D150、D180)的表达变化。结果表明:在37种物种中共搜索到82条序列,且各序列具有高度保守性,大部分位于基因间隔区。进化分析表明:各物种miR-23基因家族可能以不同的方式和速度进化而来。RT-q PCR检测结果显示,miR-23基因家族在猪睾丸组织中不同发育时期表现出相同趋势的表达规律,即出生后其表达水平有所降低,到性成熟期又呈现升高趋势。本研究对miR-23基因家族进行系统进化分析并检测其在沙子岭猪睾丸组织中表达变化规律,为进一步探明miR-23基因家族的功能及作用机制奠定基础。     

猪TGFBR1基因的克隆与生物信息学分析

TGFBR1是TGF-β/Smad信号通路中的重要成员,在哺乳动物卵泡发育和排卵过程中发挥重要作用。本文通过克隆测序技术分离猪TGFBR1基因编码区序列,采用生物信息学方法对猪TGFBR1序列信息及其与哺乳动物其他物种间的进化和系统发育关系进行分析。结果发现:猪TGFBR1基因编码区序列全长1 512 bp,编码蛋白含有503个氨基酸残基,与哺乳动物其他物种的一致性分别在90%和95%以上;猪TGFBR1蛋白具有跨膜结构、GS区和激酶结构等保守结构域。进化分析显示哺乳动物TGFBR1基因的突变已达饱和状态,在进化过程中受到负选择的影响。基于TGFBR1基因编码区序列的系统发育分析发现,猪与同属偶蹄目的普通牛、绵羊的亲缘关系较近。     

肥肝用骡鸭肝脏组织的转录组特征分析

为了对肥肝用骡鸭肝脏组织RNA-Seq数据特征进行分析,试验利用Trinity等软件和Samtools等工具对肝脏组织转录组数据进行基因表达鉴定,并对表达的基因进行单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)、插入缺失标记(insertion-deletion,InDels)挖掘及功能分析。结果表明:在表达基因内可筛选出197 965个SNPs位点和93 990个InDels位点,这些基因涉及分子功能、生物学过程以及细胞组分三大类别的广泛生物学功能,SNPs所在基因除了富集在脂肪、能量代谢相关通路上,更多富集在免疫和内分泌等相关通路上。说明利用骡鸭肝脏组织转录组数据进行特征分析,筛选并探究表达基因的SNPs和InDels特征及相关基因的功能,可用于鸭肥肝生产相关基因的多态性检测、鸭肥肝形成机理等研究。