STAT3基因对广西黄牛肌肉干细胞成肌诱导分化的调控研究

研究旨在检测信号转导与转录激活因子3（STAT3）的表达规律，克隆STAT3基因，构建真核表达载体，并探索STAT3基因对广西黄牛肌肉干细胞（MuSCs）分化的调控作用。采集6、12、18月龄广西黄牛肌肉组织以及生长期（GM）和分化期（DM）肌肉干细胞，分别提取RNA并反转录为cDNA，通过实时荧光定量PCR检测STAT3基因和成肌相关基因的表达规律；克隆黄牛STAT3基因完整编码区序列，构建过表达载体pCD-STAT3并检测其对黄牛肌肉干细胞分化的影响。实时荧光定量PCR结果表明，STAT3基因在6、12、18月龄黄牛肌肉组织中均有表达，且在18月龄中表达量最高，12月龄中表达量最低；STAT3和成肌调节因子6（MYF6）基因在分化期肌肉干细胞中表达量均极显著高于生长期（P<0.01）。广西黄牛STAT3基因编码区全长2 313 bp，与空载体pCDNA3.1相连成功构建过表达载体pCD-STAT3，将pCD-STAT3转入体外培养广西黄牛肌肉干细胞，肌肉干细胞中STAT3基因及成肌决定蛋白（MyoD1）、骨骼肌肌球蛋白重链（MyHC）基因表达量极显著升高（P<0.01），肌细胞生成素（MyoG）基因表达量显著升高（P<0.05），且肌管数量、大小均显著高于pCDNA3.1组（P<0.05）。本研究检测了转录因子STAT3在广西黄牛背最长肌中的表达规律；且过表达STAT3基因显著促进了广西黄牛肌肉干细胞的成肌分化，为深入研究STAT3基因在肌肉生长发育中的作用及其分子调控机制奠定基础。     

延边黄牛MYH3和MYH8基因多态性及其与生长性状的关联分析

本研究旨在探索延边黄牛肌球蛋白重链3（MYH3）和肌球蛋白重链8（MYH8）基因多态性及其与生长性状的关联性,应用DNA直接测序法和高分辨率熔解曲线分型技术对120头24月龄延边黄牛MYH3、MYH8基因的遗传变异进行分析,并结合延边黄牛生长性状数据进行了关联分析。结果显示,在MYH3基因的29602748位点检测到一处T>G突变,包含2个等位基因：T和G,存在3种基因型：TG、TT和GG;在MYH8基因的29406042位点检测到一处C>T突变,包含2个等位基因：C和T,存在3种基因型：CT、CC和TT。关联分析显示,MYH3基因29602748位点T>G突变显著影响24月龄延边黄牛十字部高和腰角宽,表现为GG基因型十字部高显著高于TT基因型（P<0.05）,腰角宽显著高于TT和TG基因型（P<0.05）。MYH8基因29406042位点C>T突变显著影响24月龄延边黄牛体重和胸围,表现为CT和TT基因型体重显著高于CC基因型（P<0.05）;TT基因型胸围显著高于CC基因型（P<0.05）。本研究结果表明,MYH3、MYH8基因多态性与延边黄牛的部分生长性状相关,可作为现代肉牛育种中分子标记辅助选择的候选基因。     

猪骨骼肌纤维类型和能量代谢相关基因的表达特性研究

【目的】研究马身猪、晋汾白猪和杜长大猪骨骼肌肌纤维类型和能量代谢相关基因的表达特性。【方法】选取6月龄马身猪、晋汾白猪和杜长大猪,屠宰后采集背最长肌和趾长伸肌,采用HE染色检测肌纤维的直径、密度和横截面积,通过实时荧光定量PCR分别检测Ⅰ型、Ⅱa型、Ⅱb型和Ⅱx型肌纤维的标记基因(MYH7、MYH2、MYH4和MYH1),线粒体活性相关基因(ATP5A1、PGC1-α和PPARβ),电子传递链活性相关基因(UQCRC2、SDHA、NDUFA9),以及糖酵解活性相关基因(LDHA、LDHB和GK)的表达量。【结果】马身猪背最长肌肌纤维直径和横截面积均显著低于晋汾白猪和杜长大猪,而密度显著高于晋汾白猪和杜长大猪(P<0.05);马身猪和晋汾白猪趾长伸肌肌纤维直径和横截面积均显著低于杜长大猪,而密度显著高于杜长大猪(P<0.05)。马身猪背最长肌MYH7基因的表达量最高,晋汾白猪最低;马身猪和晋汾白猪趾长伸肌MYH7基因的表达量显著高于杜长大猪(P<0.05)。马身猪背最长肌和趾长伸肌MYH2基因的表达量显著高于晋汾白猪和杜长大猪,晋汾白猪趾长伸肌MYH2基因的表达量显著高于杜长大猪(P<0.05)。马身猪背最长肌MYH4基因的表达量显著低于晋汾白猪和杜长大猪,马身猪和晋汾白猪趾长伸肌MYH4基因的表达量显著低于杜长大猪(P<0.05)。马身猪背最长肌中ATP5A1和PGC1-α基因的表达量均显著低于晋汾白猪和杜长大猪,晋汾白猪PGC1-α和PPARβ基因的表达量均显著低于杜长大猪(P<0.05);马身猪和晋汾白猪趾长伸肌中ATP5A1、PGC1-α和PPARβ基因的表达量均显著低于杜长大猪(P<0.05)。晋汾白猪背最长肌中UQCRC2、SDHA和NDUFA9基因的表达量均显著低于杜长大猪和马身猪(P<0.05);晋汾白猪和马身猪趾长伸肌中UQCRC2、SDHA和NDUFA9基因的表达量均显著低于杜长大猪,马身猪UQCRC2和SDHA基因的表达量均显著低于晋汾白猪(P<0.05)。晋汾白猪和马身猪背最长肌和趾长伸肌中LDHA、LDHB和GK基因的表达量均显著低于杜长大猪(P<0.05)。【结论】马身猪骨骼肌肌纤维直径和横截面积都较小,Ⅰ型和Ⅱa型肌纤维标记基因的表达量较高;杜长大猪骨骼肌Ⅱb型肌纤维标记基因的表达量较高,氧化磷酸化和糖酵解相关基因的表达量均较高。     

豫西黑猪不同屠宰体重肌纤维组织学及成肌调控基因发育性变化

【目的】试验旨在揭示豫西黑猪背最长肌肌纤维组织学、肌纤维类型和成肌调控相关基因发育性变化及其相互之间的关系。【方法】选取平均体重约为60、75、90、105和120 kg共5个体重阶段的豫西黑猪，每个体重屠宰3头，共15头，公母随机。采用HE染色和免疫荧光染色分析快慢肌类型组成和纤维组织学特性，利用实时荧光定量PCR方法测定成肌调控相关基因生肌决定因子（myogenic differentiation，MyoD）、配对盒7（paired-box 7，Pax7）、肌肉生长抑制素（myostatin，MSTN）、肌细胞生成素（myogenin，MyoG）、肌细胞增强因子2C （myocyte enhancer factor 2C，MEF2C）和肌纤维肌球蛋白重链（myosin heavy chain，MyHC）亚型的mRNA表达量。【结果】随着豫西黑猪体重的增加，肌纤维密度整体呈下降趋势，在75 kg时极显著高于其他体重阶段（P<0.01），肌纤维面积和肌纤维直径整体呈上升趋势；慢肌面积占比在60和105 kg时显著或极显著低于其他体重阶段（P<0.05；P<0.01），快慢肌所占面积总百分比在90 kg时极显著低于其他体重阶段（P<0.01）。实时荧光定量PCR检测结果发现，MyHCⅠ基因mRNA表达量在75和105 kg时极显著高于其他体重阶段（P<0.01），MyHCⅡA基因mRNA表达量整体呈下降趋势，MyHCⅡX基因mRNA表达量在60 kg时达到最高，而MyHCⅡB基因mRNA表达量在75 kg时极显著低于其他体重阶段（P<0.01）；MyoD、Pax7、MSTN、MyoG、MEF2C基因mRNA表达量分别于60、75、90、120、120 kg时达到最大值。相关性分析结果表明，除MSTN基因外，MyoG、MyoD、Pax7和MEF2C基因均与肌纤维形态和MyHC基因各亚型之间有显著或极显著的相关性（P<0.05；P<0.01）；通过对120 kg的豫西黑猪和杜洛克猪比较发现，两者间肌纤维直径、肌纤维面积、肌纤维密度，以及MyHC和相关成肌调控基因mRNA表达量均有极显著差异（P<0.01）。【结论】在豫西黑猪60~120 kg生长阶段，肌纤维面积、肌纤维直径整体呈上升趋势，肌纤维密度呈下降趋势；在肌肉发育过程中，纤维类型组成的变化主要是Ⅰ、ⅡA、ⅡX型肌纤维向ⅡB型肌纤维的转化；与杜洛克猪相比，豫西黑猪肌纤维面积和肌纤维直径较大，肌纤维密度较低，MyHCⅠ与MyHCⅡA基因mRNA表达量较高。     

牛UCP3和MYH1基因启动子在C2C12和3T3-L1细胞中的启动活性分析

为阐明牛解偶联蛋白3（uncoupling protein 3,UCP3）和肌球蛋白重链1（myosin heavy chain 1,MYH1）基因启动子的核心区及其在小鼠C2C12和3T3-L1两种细胞株中的启动活性,本研究利用PCR、双荧光素酶和脂质体转染等方法进行关岭牛UCP3和MYH1基因启动子的扩增、重组载体构建和启动子活性分析。结果显示,试验成功构建了pGL3-Basic-UCP3-pro和pGL3-Basic-MYH1-pro重组真核表达载体,分别转染至小鼠C2C12和3T3-L1细胞后发现,UCP3、MYH1基因启动子的核心区分别为UCP3-P6（－385~+3 bp）和MYH1-P5（－255~+15 bp）区域;pGL3-Basic-MYH1-P2~pGL3-Basic-MYH1-P5在C2C12细胞中启动子活性均高于3T3-L1细胞,表明MYH1基因启动子活性在成肌细胞C2C12中较高。本研究阐明了UCP3和MYH1基因启动子的核心区及其启动子活性,为进一步研究UCP3和MYH1基因的转录调控机理提供了科学依据。     

运动对苏尼特羊肌纤维组织学特性和肉品质的影响及其调控机理

本试验以6月龄苏尼特羊为研究对象,采用肌球蛋白重链(MyHC)分子分型法、ATP酶染色法分析肌纤维组织学特性,并对肉品质指标、能量代谢相关基因mRNA相对表达量、代谢酶活性进行测定及分析,以探究运动对苏尼特羊肌纤维特性和肉品质的影响及其调控机理.选取体况良好、平均体重为(19.77±3.81)kg的3月龄苏尼特羊14只...     

北京黑猪MYH3和MYH13基因多态性与肉质性状的关联分析

【目的】 试验旨在研究肌球蛋白重链3（myosin heavy chain 3，MYH3）和肌球蛋白重链13（myosin heavy chain 13，MYH13）基因遗传变异对猪肉质性状的影响。【方法】 利用北京黑猪背最长肌样本进行肉质性状（肌内脂肪（intramuscular fat，IMF）、水分、滴水损失、酸碱度（pH）、肉色L^*值、肉色a^*值和肉色b^*值）表型数据的测定。利用PCR和Sanger测序技术对MYH3和MYH13基因启动子区和CDS区进行基因分型。将性别、场、日龄作为协变量，采用协方差分析，确定与猪肉质性状相关的SNPs，利用实时荧光定量PCR检测基因表达水平。【结果】 试验共筛选到9个SNPs，其中MYH3基因CDS区有1个错义突变（c.5782 G>C）与IMF显著相关（P<0.05），且MYH3基因表达水平与IMF呈正相关；MYH13基因CDS区有4个SNPs，其中2个（c.1923 G>A、c.1308 G>A）与肉色a^*值显著相关，1个（c.963 G>A）与滴水损失显著相关，1个（c.237 G>T）与肉色L^*值显著相关（P<0.05）；MYH13基因启动子区有4个SNPs，其中2个（rs699287502、rs318639161）与肉色L^*值显著相关，2个（rs321315318、rs330770991）与滴水损失显著相关（P<0.05），且MYH13基因表达水平与滴水损失呈负相关。【结论】 MYH3基因有1个SNP与IMF显著相关，且其基因表达水平与IMF呈正相关。MYH13基因中存在3个SNPs与滴水损失显著相关，且该基因启动子区2个SNPs基因表达水平与滴水损失呈负相关；3个SNPs与肉色L^*值显著相关；2个SNPs与肉色a^*值显著相关。以上SNPs均可作为影响北京黑猪肉质性状的候选基因功能位点。     

Snail家族基因功能研究进展

Snail家族基因编码具有锌指结构的转录因子,通过结合下游基因参与了多个生理水平的调控,在上皮-间质转化、胚胎发育、免疫调节、癌细胞迁移等方面具有广泛的生物学功能。Snail家族基因参与了脂肪的生成和脂代谢过程,同时也是肌生成决定因子(MyoD)的下游靶基因,也可能参与了肌肉发育调控。因此,Snail家族基因在脂肪生成、肌肉发育及脂代谢等方面发挥了重要作用,是影响哺乳动物特别是农业动物产肉性能和肉品质的一类重要候选功能基因。作者介绍了Snail家族基因及其蛋白结构和基本生物学功能,简述了Snail家族参与Wnt/β-catenin、Notch 等信号通路的调控作用方式,总结了Snail家族基因在哺乳动物脂肪生成和肌肉发育中的作用和调控方式。然而,目前关于Snail家族基因在协同参与哺乳动物脂肪生成和肌肉发育中扮演的角色仍待深入研究。另一方面,一般认为发挥转录抑制作用的Snail家族近年来也被发现具有转录激活作用,这种作用是如何实现的仍未知。因此,Snail家族基因在调控动物脂肪生成和肌肉发育过程中的协同作用、脂肪生成和脂肪水解过程的动态调控及其转录激活作用的发挥是今后研究的方向,为解析Snail家族基因在肉质性状形成过程中的遗传调控机理奠定基础。     

基于表达谱芯片挖掘清远麻鸡和科宝肉鸡比目鱼肌差异表达基因

对生长速度长期的高压选择导致了快大型肉鸡与优质型地方鸡显著的表型差异,本研究旨在研究这种表型差异的分子遗传机理。采用Agilent鸡全基因组表达谱芯片对达到性成熟的优质型清远麻鸡(112d)和快大型科宝肉鸡(42d)比目鱼肌中与肌纤维发育和类型组成相关的候选基因及信号通路进行系统筛查。结果,芯片分析共筛选到差异倍数在2倍及以上的基因1 318个,以科宝肉鸡作为参照,清远麻鸡中上调基因501个,下调基因817个,主要涉及到肌肉发育、能量代谢、脂质代谢等生物学过程。基于KEGG Pathway分析发现,差异基因除了参与肌纤维发育和分化相关信号通路(如Hedgehog信号通路和Ca2+信号通路)外,Wnt信号通路,mTOR信号通路,MAPK信号通路,ErbB信号通路、JAK-STAT信号通路等一些跟能量代谢相关的信号通路也被富集为显著的信号通路。与能量代谢相关的信号通路和与肌肉发育相关的信号通路相互作用形成一个调控网络从而影响肌纤维的发育,筛选出了20个在肌纤维生长发育及分化过程中可能具有重要影响的候选基因,但这些差异表达基因在肌纤维的发育和分化过程中的作用尚待深入研究。     

Six1对骨骼肌发育和肌纤维类型转化的调控

Six1是近年来发现的骨骼肌发育和肌纤维类型转化的关键调控因子。Six1基因广泛表达于各动物不同组织中,尤其在骨骼肌中表达最丰富。Six1对骨骼肌的调控贯穿于动物胚胎期到出生后整个过程,调控着骨骼肌的发育、肌肉损伤修复和肌纤维类型转化。本文概述了Six1基因的发现、Six1蛋白的结构、Six1在不同动物中的表达谱以及Six1在骨骼肌发育、肌肉损伤修复、肌纤维类型转化中的作用。     

基于转录组测序挖掘广西麻鸡生长发育相关基因

【目的】通过对1和60日龄广西麻鸡腿肌进行转录组测序(RNA-Seq),筛选出广西麻鸡生长发育关键基因。【方法】选择1和60日龄健康母鸡各3只,分别采集腿肌组织,利用Illumina Novaseq^TM 6000平台进行mRNA转录组测序,利用DESeq2软件进行差异表达基因的分析,并对差异表达基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,进一步筛选出生长发育相关基因,并用实时荧光定量PCR验证转录组测序结果。【结果】转录组测序结果显示,6个样本分别获得34 296 198～41 647 642条clean reads。与1日龄腿肌相比,60日龄腿肌共获得2 304个差异表达基因,其中998个基因上调,1 306个基因下调。GO功能富集分析发现,共获得富集条目572条,其中生物过程381条,细胞组分70条,分子功能121条。KEGG通路富集分析发现,共获得34个显著富集的信号通路,其中心肌收缩、MAPK信号通路、紧密连接、肌动蛋白细胞骨架信号通路、心肌细胞中的肾上腺素能信号传导等与生长发育相关。通过GO功能和KEGG通路富集分析获得5个生长发育相关基因,分别为肌球蛋白重...     

Whole Genome Methylation Variation Analysis of Longissimus Dorsi Between Tan Sheep and Hu Sheep

It aimed to identify the differential methylation region (DMR) and differential methylation gene (DMG) through the analysis of the genome-wide methylation difference of the longest muscle of the sheep's back of different breeds of sheep,and laid the foundation for the analysis of the differences in sheep skeletal muscle development.In this study,one-year-old sheep(Tan sheep and Hu sheep and Tan-Hu F2) were sanned by the whole genome bisulfite sequencing method(WGBS).The degree of methylation and differentially methylated region in the whole genome DNA of longissimus dorsi(LD) muscle were studied to explore the difference of DNA methylation in level in sheep.The results showed that the methylation (mC) rates of cytosine (C) were 3.55%,3.18% and 3.56% in Tan sheep,Hu sheep and Tan-Hu F2,respectively.A total of 97 731 DMRs and 10 784 related DMGs were detected.In CG,CHH and CHG sequences,the methylation levels of the three groups were not significantly different.419 GO terms and 20 related signal pathways were detected by GO and KEGG analysis,respectively,which were showed to be significantly enriched in cellular process,cell part,binding,long-term depression,and so on.Five candidate genes,ACTA2、ROCK1、CALD1、MYH3 and MYH10 were sreened out in muscle tissues.This study provided genome-wide methylation of pattern of three groups (Tan sheep and Hu sheep and Tan-Hu F2).The results provided reference information for the epigenetic study of Tan sheep and screened candidate genes related to muscle development and meat quality.     

滩羊和湖羊背最长肌全基因组甲基化差异分析

本研究旨在通过不同品种绵羊背最长肌的全基因组甲基化差异分析,鉴定差异甲基化区域（DMR）和差异甲基化基因（DMG）,为解析绵羊骨骼肌发育差异奠定基础。采用全基因组重亚硫酸盐测序（WGBS）技术开展了周岁龄滩羊、湖羊和滩湖F2代背最长肌全基因组DNA的甲基化水平检测和差异甲基化区域分析,探讨品种间DNA甲基化水平的差异。结果显示,全基因组范围内滩羊、湖羊和滩湖F2代胞嘧啶（C）甲基化（mC）率分别为3.55%、3.18%和3.56%,3个群体的甲基化水平基本一致。对滩羊和湖羊的甲基化水平进行比较,在不同序列环境下共检测到97 731个DMRs和10 784个DMGs。在CG、CHH、CHG序列环境下3个群体甲基化水平无显著差异。对DMGs通过基因本体（GO）和相关信号通路（KEGG）分析,共检测到419个GO条目和20个信号通路,显著富集在细胞过程、细胞组分、结合、长期抑制等相关条目中。筛选出5个与肌肉调控有关的候选基因ACTA2、ROCK1、CALD1、MYH3、MYH10。本研究绘制了滩羊、湖羊和滩湖F2代全基因组甲基化图谱,为表观遗传调控肌肉发育研究和肉质候选基因的筛选提供理论参考。     

基于WGCNA技术研究驴肉嫩度基因及代谢物调控网络

旨在通过WGCNA技术解析转录组和代谢组数据,探究驴肉嫩度调控机制。试验动物采用24～36月龄的健康雌性广灵驴(平均体重236.10 kg),将驴肉剪切力和肌内脂肪含量作为表型数据,以每个样品3个重复进行表型数据测定。本试验基于前期研究的具有显著剪切力和肌内脂肪含量差异的14个广灵驴背最长肌样本的转录组和代谢组测序数据,运用WGCNA技术筛选与驴肉嫩度相关的基因及代谢物并进行转录组与代谢组联合分析,解析嫩度相关基因与代谢物。结果表明,利用WGCNA技术通过|r|≥0.5以及P≤0.05筛选标准得到3个与嫩度相关的关键基因模块Greenyellow、Darkgrey、Darkgreen以及2个关键代谢物模块Brown、Yellow。对关键基因模块进行GO富集分析发现,模块内基因主要在甘油磷脂的生物合成、脂质氧化、脂肪酸β-氧化、细胞大分子分解代谢过程、肌肉器官发育、钙离子结合等GO功能上富集。存在于关键模块内的基因及代谢物经KEGG功能富集分析发现,其大多集中在精氨酸和脯氨酸代谢、Wnt信号通路、蛋白质消化吸收、脂肪酸代谢、TCA循环、胰高血糖素信号通路、甘油磷脂代谢、嘌呤代谢、β-丙氨...     

动物成肌分化及非编码RNA调控研究进展

肌细胞分化密切关系到肉用动物的肌肉产量,也与人类的一系列疾病(如肌肉萎缩、心脏病等)密切相关。胚胎成肌分化期决定了肌纤维数量,是动物骨骼肌发育的关键时期。动物成肌分化及骨骼肌发育严格受各种细胞信号分子和转录因子调控,其中microRNA(miRNA)和lncRNA发挥着重要作用。本文从动物胚胎成肌分化及调控途径、卫星细胞的分化及调控、非编码RNA对肌肉形成的调控等方面进行综述,并展望了畜禽动物骨骼肌生长发育分子调控机制的研究方向,为提高畜禽肌肉产量与质量提供一定的分子理论参考。     

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。