应用基因表达系列分析(SAGE)技术研究高温处理前后家蚕的基因表达差异

高温对家蚕的生理和免疫能力有明显影响。为从分子水平上探究家蚕抗高温机制,应用基因表达系列分析(SAGE)技术获得家蚕5龄雌蚕高温处理前后中肠、丝腺和脂肪体组织的基因表达谱,构建高温组(34℃)和常温组(26℃)2个家蚕SAGE文库。2个家蚕SAGE文库分别包含3555107和3580976个原始标签,其中的标签种类分别为113684和131 296个,清洁标签的种类分别为45972和49467。比较2个文库清洁标签获得65 535种差异标签,共注释4249个基因,其中有1 062个差异表达的基因(P<0.05,错误检测率FDR≤0.001并且拷贝数的差异在2倍以上)。经GO分析发现2个文库中基因的分布极其相似,表明这些基因在不同的环境温度下有类似的生物学功能并参与类似的生理代谢过程。KEGG pathway分析显示有732个基因涉及176个KEGG路径,其中有40个为差异表达基因显著富集的路径(P<0.05),超过一半的路径与代谢、生物合成和信号传导有关。上述结果有助于对家蚕抗高温基因的鉴定以及探究基因调控的网络关系。     

基因表达研究新方法SAGE和GLGI及其在家蚕功能基因组研究中的应用前景

基因表达序列分析技术 (serialanalysisofgeneexpression ,SAGE)是用于基因表达水平差异性分析和大规模发现新基因的重要分子生物学技术 ,该技术能反映生物个体在不同的发育时期或生理状态下的基因表达全貌 ,在家蚕功能基因组研究中运用该技术有助于找到一些新基因 ,甚至发现一些涉及发育变态、性别调控和蚕丝产量、质量性状的相关基因。结合标签的基因序列延伸 (generationoflongercDNAfragmentsfromSAGEtagsforgeneidentifica tion ,GLGI)是将从SAGE中得到的 10bp的标签tag经过PCR转化成数百碱基对的 3′EST序列 ,大大增加了tag的特异性。GLGI还有助于充分利用那些没有和GenBank数据库匹配的tag ,因而具有重要的应用价值。     

利用SAGE方法分析家蚕基因表达数目的初探

SAGE(serial analysis of gene expression)是基因表达水平差异分析和大规模发现新基因的分子生物学技术。已构建了家蚕卵、幼虫、蛹、成虫等4个不同发育时期的SAGE表达库,经测序分别得到69 100、62 232、63 966和62 666个基因标签序列,其中特异标签数目依次为17 718、13 243、14 044和15 224。这些特异标签数目即为家蚕在这4个不同发育时期的基因转录本数量。根据测序数与获得标签的数量动态监测,发现测序的数目尚未达到饱和,因此基因转录本的数目还可能会有所增加。在上述研究的基础上,利用SAGE数据为基础,采用双倒数作图求最大值的方法,推测出了家蚕在4个不同发育时期的基因表达数目,同时也发现家蚕卵期的基因表达数目远远大于其它3个时期。     

Effect of retinoic acid on gene expression profiles of bovine intramuscular preadipocytes during adipogenesis

To investigate genes involved in intramuscular adipogenesis in ruminants, 16 genes with dramatic variable expression were selected. These were selected from the differentiation‐ and proliferation‐phase libraries of our previous serial analysis of gene expression (SAGE) studies of a clonal bovine intramuscular preadipocyte (BIP) cell line. We harvested the BIP cells over 12 days after adipogenic stimulation with all‐trans retinoic acid (ATRA). Quantitative real‐time PCR confirmed the earlier SAGE study results of the expression patterns of 15 of the genes. On day 6, TG accumulation increased significantly in the BIP cells but was completely inhibited in the 3T3‐L1 cells (the monogastric reference). ATRA enhanced expression levels of six genes whereas it suppressed expression of eight genes on day 3 of adipogenesis in the BIP cells. Forty‐eight hours after transfection, the messenger RNA expression level of the adipose differentiation‐related protein (ADFP), encoded by one of the upregulated genes, in the ADFP small interference RNA (siRNA)‐transfected cells was 3.5% of that in negative control‐transfected cells. Also, 6 days after induction the TG level in the ADFP siRNA‐transfected cells was 21.8% lower than that in negative control‐transfected cells. This analysis of gene expression profiles after ATRA treatment will contribute to our understanding of the molecular mechanisms involved in bovine intramuscular adipogenesis.     

功能基因组学研究进展

2 1世纪是生物时代和信息时代 ,基因组学的研究已从结构基因组学转向功能基因组学 ,对于基因功能的研究也由单一基因转向大规模、批量分析。文章对功能基因组学及相关学科的概念作了概述 ,介绍了功能基因组学的研究内容与研究方法 ,主要包括应用差异显示反转录 PCR、基因表达序列分析 (SAGE)、微点阵、蛋白质组学和生物信息学等研究基因组表达概况、基因组多样性和模式生物学等。     

基因表达系列分析技术研究进展

基因表达系列分析技术是一种以测序为基础,采用数字化分析手段,在转录物水平上研究细胞或组织基因表达模式的有效工具.该技术不仅能够全面地分析特定组织或细胞表达的基因,获得这些基因表达丰度的数量信息,还可比较不同组织、不同时空条件下基因表达的差异,具有高通量、高效性的特点,并能发现新基因.论文就基因表达系列分析技术的原理、特点及其改进进行综述.     

马早期流产相关功能基因挖掘的研究

旨在探究与马早期流产相关的功能基因.在同一舍饲马群体中筛选配种后45 d能够检查到胚胎,但2～4个月后发生流产的母马10匹(流产组),以及能正常分娩的母马10匹(分娩组).采集马匹血液样本,提取基因组DNA.全基因组平均测序深度为10×,基因组覆盖度97％以上,每个样本大约测得4×106个SNP.对流产组和分娩组的全基...     

高羊茅在低氮胁迫下的蛋白组学分析

为了研究高羊茅在低氮胁迫条件下的蛋白水平变化,我们采用iTRAP技术分析了氮胁迫30 d的高羊茅叶片中蛋白组学的变化.一共检测到595个差异蛋白(295个上调,300个下调),分别参与了多个不同的代谢途径.在高严谨筛选标准下,氮代谢,氧化还原反应以及胁迫相关代谢等多个途径的基因被明显上调表达.通过生理生化测定发现,叶绿素,可溶性蛋白以及游离氨基酸的含量显著下降,而过氧化物酶(POD),超氧化物歧化酶(SOD)以及谷胱甘肽合成酶(GS)等活性氧清除酶活性显著升高.采用荧光定量PCR的方法验证蛋白组学数据发现所有挑选的基因都具有相同的变化趋势.分析显著富集的14-3-3基因家族的表达,发现其都能被低氮胁迫诱导,因此胁迫相关的基因可能是调节高羊茅抵抗多种不同逆境的关键基因.本文首次在高羊茅中采用蛋白组学的方法分析低氮胁迫条件下基因的表达变化,获得重要候选基因,并对其应用进行了讨论.     

几种基因差异表达筛选技术在动物发育与繁殖中的最新进展

抑制性消减杂交(SSH)、DNA芯片和基因表达系列分析(SAGE)技术都是高效鉴别不同细胞群之间差异表达基因的方法。作者对这3种方法在动物发育与繁殖领域中的最新应用进展作了简要阐述。     

家蚕正反交组合F1代的基因表达系列分析(SAGE)文库构建

家蚕杂交组合存在普遍的正反交遗传表型差异现象,为探讨引起正反交组合遗传差异的分子机制,构建家蚕品种75新×7532正交F1代雌雄个体和7532×75新反交F1代雌雄个体共4个基因表达系列分析(SAGE)文库。通过正反交组合同性别子代样本间的比较,显示低表达的标签在种类上占大多数,而高表达的标签在数量上占绝对优势。以错误检测率(FDR)≤0.001且拷贝数倍数差异在2倍以上作为比较样本筛选差异表达基因(DEGs)的条件,在7532×75新的雄性样本里面有298个上调基因和46个下调基因,而在雌性样本里有453个上调基因和240个下调基因。进一步对差异表达基因进行GO和KEGG路径功能分析,筛选出在显著性富集路径中的差异表达基因,其中参与新陈代谢途径、氧化磷酸化途径以及信号传导途径的差异基因在反交组合的子代中表达明显上调。     

干扰lnc23后牛骨骼肌卫星细胞转录组测序的生物信息学分析

试验旨在分析lnc23在调控牛骨骼肌卫星细胞分化过程中转录组水平的变化,筛选出可能参与调节骨骼肌卫星细胞生长的调控通路及相关mRNAs。采用第二代测序技术（next-generation sequencing,NGS）基于Illumia hiSeq测序平台对成功构建的lnc23抑制模型及相应对照组的牛骨骼肌卫星细胞进行转录组测序,将数据整理、过滤及评估后,通过生物信息学方法分析样品间基因转录差异表达,对这些差异基因进行GO和KEGG富集分析,并应用实时荧光定量PCR技术对转录组数据结果进行验证。结果显示,转录组测序共鉴定到19 358个基因,筛选到1 297个差异表达基因,其中上调856个,下调441个。差异基因的GO功能分析共包括细胞组分、分子功能和生物学过程3大类222个分支,其中有大量的差异基因与催化活性、分子功能调节、信号转导、生物黏附、新陈代谢相关。KEGG分析显示,差异基因共涉及190个通路,显著富集在PI3K-Akt、P53、TNF、RIG-Ⅰ样受体、神经活性配体受体互作、细胞因子互作等信号通路上,进一步从中筛选出可能参与细胞生长、肌肉发育过程的差异基因,如CCNA2、RRM2、IL-6、MYL2等。实时荧光定量PCR结果显示,所选的11个差异基因中有9个与转录组测序结果变化一致,表明了测序结果的可靠性。本试验完成了干扰lnc23及其对照后牛骨骼肌卫星细胞的转录组测序分析,获取差异基因的功能注释信息,初步揭示lnc23调控牛骨骼肌卫星细胞分化的潜在基因和通路,为深入探究lnc23调控牛骨骼肌卫星细胞的分化机制打下良好的基础。     

梅花鹿与欧洲马鹿染色体水平基因组的比较研究

旨在从基因组层面揭示梅花鹿与欧洲马鹿的起源进化,找到与进化过程相关的信号通路并与表型进行关联.本试验以成年雌性梅花鹿与成年雄性欧洲马鹿染色体水平基因组作为研究对象,利用比较基因组学的方法对梅花鹿和欧洲马鹿基因组进行染色体共线性分析,获得两个物种间基因组序列的同源关系和基因组发生的染色体倒位现象,并对被倒位截断和在倒位内...     

Joint analysis of multiple cDNA microarray studies via multivariate mixed models applied to genetic improvement of beef cattle

In functional genomic laboratories, it is common to use the same microarray slide across studies, each investigating a unique biological question, and each analyzed separately due to computational limitations and/or because there is no hybridization of samples from different studies on one slide. However, the question of analyzing data from multiple studies is a major current issue in microarray data analysis because there are gains to be made in the accuracy of estimated effects by exploiting a covariance structure between gene expression data across studies. We propose an approach for combining multiple studies using multivariate mixed models, with the assumption of a nonzero correlation among genes across experiments, while imposing a null residual covariance. We applied this method to jointly analyze three experiments in genetics of cattle with a total of 54 arrays, each with 19,200 spots and 7,638 elements. The resulting seven-variate model contains 752,476 equations and 56 covariances. To identify differentially expressed genes, we applied model-based clustering to a linear combination of the random gene x variety interaction effect. We enhanced the biological interpretation of the results by applying an iterative algorithm to identify the gene ontology classes that significantly changed in each experiment. We found 118 elements with coordinate expression that clustered into distinct biological functions such as adipogenesis and protein turnover. These results contribute to our understanding of the mechanistic processes involved in adipogenesis and nutrient partitioning.     

近交陆川猪的遗传稳定性研究

旨在探讨高度近交陆川猪的遗传稳定性。本试验采集20头近交和6头非近交陆川猪的耳组织样品进行个体基因组重测序,通过扫描全基因组SNPs分析近交陆川猪群体的遗传多样性,并基于基因组纯合度挖掘近交陆川猪群体中特异的纯合区域（region of homozygosity,ROHs）及相关基因。结果表明,近交陆川猪群体的观察杂合度（0.373）小于期望杂合度（0.491）,推测其发生了选择或者近交;系统进化树和群体遗传结构分析发现,近交陆川猪群体在近交过程中分化成为两个近交家系,且230、236、239、132、130及126号个体亲缘关系最近;在近交群体中,基因组纯合度和基因组长纯合片段比例的均值分别为59.64%和0.12,都极显著高于非近交群体53.18%和0.05（P<0.01）,说明该近交陆川猪群体已达到高度近交;近交群体和非近交群体中分别有1 250和633个ROHs,重叠分析结果显示,特异存在于近交群体中的阳性纯合区域（positive region of homozygosity,pROHs）有224个,其中由于近交产生的纯合突变可能影响参与激素合成过程、胰液分泌、膜脂代谢过程、IgA产生的肠道免疫网络及纹肌细胞分化等相关的1 322个基因。结果提示,近交陆川猪群体的遗传多样性低、基因组纯合度高且已达到高度近交,说明该群体的遗传稳定性高。此外,近交陆川猪群体在近交过程中产生的纯合突变可能与机体的免疫、生长等生产性状相关。     

Staphylococcus aureus: study of genomic similarity of strains isolated in veterinary pathology using amplified fragment length polymorphism (AFLP)

Staphylococcus aureus is a widespread pathogen causing infections in different animal species. The extensive use of antibiotics, particularly methicillin, causes the rise of antibiotic-resistant strains (MRSA). In order to verify the epidemiology and genetic relatedness among MRSA and sensible strains (MSSA), an accurate fingerprinting technique, the amplified fragment length polymorphism (AFLP), was carried out. The isolates were cultured, subdivided on MRSA and MSSA and submitted for the genomic DNA extraction that was utilized for AFLP. The data were analysed for genetic similarity using the Dice coefficient. The results of genomic analysis among MRSA and MSSA and within them revealed that the major component of variation was due to variation within strains (82.12%), while variance among strains was lower (17.88%). The low level of genomic similarity found among S. aureus strains implies high level of genetic diversity. Different similarity was found as well in all strains independently of the source.     

The relative effect of genomic information on efficiency of Bayesian analysis of the mixed linear model with unknown variance

This work focuses on the effects of variable amount of genomic information in the Bayesian estimation of unknown variance components associated with single‐step genomic prediction. We propose a quantitative criterion for the amount of genomic information included in the model and use it to study the relative effect of genomic data on efficiency of sampling from the posterior distribution of parameters of the single‐step model when conducting a Bayesian analysis with estimating unknown variances. The rate of change of estimated variances was dependent on the amount of genomic information involved in the analysis, but did not depend on the Gibbs updating schemes applied for sampling realizations of the posterior distribution. Simulation revealed a gradual deterioration of convergence rates for the locations parameters when new genomic data were gradually added into the analysis. In contrast, the convergence of variance components showed continuous improvement under the same conditions. The sampling efficiency increased proportionally to the amount of genomic information. In addition, an optimal amount of genomic information in variance–covariance matrix that guaranty the most (computationally) efficient analysis was found to correspond a proportion of animals genotyped ***0.8. The proposed criterion yield a characterization of expected performance of the Gibbs sampler if the analysis is subject to adjustment of the amount of genomic data and can be used to guide researchers on how large a proportion of animals should be genotyped in order to attain an efficient analysis.     

鸡毒支原体MG-HY株感染鸡气管的转录组学分析

旨在进一步探究鸡毒支原体（MG）感染SPF雏鸡后气管基因组转录水平的变化,筛选出MG感染后参与气管黏膜炎性损伤的差异表达基因和调控通路。使用MG-HY株菌液按0.2 mL·羽^-1经点眼滴鼻感染SPF雏鸡,感染后收集气管组织利用RNA-Seq技术进行测序分析。转录组分析结果显示,在MG感染期间RNA-seq共筛选出3 112个显著（P<0.01）差异表达基因（DEGs）,其中,1 646个上调基因,1 466个下调基因。GO功能分析显示,差异基因主要涉及生物调节、刺激的反应、多细胞生物过程、细胞成分组织或生物发生等生物过程。KEGG-Pathway分析发现差异基因参与黏膜免疫信号传导通路,例如：细胞因子-细胞因子受体相互作用,细胞黏附分子（CAMs）,细胞外基质（ECM）受体相互作用、紧密连接、PPAR信号通路和MAPK信号通路等,表明这些基因参与了MG诱导的雏鸡气管炎症反应和损伤。使用qRT-PCR验证与黏膜免疫相关的13个差异表达的基因,其结果与转录组分析一致。本研究为进一步阐明MG感染导致宿主气管黏膜上皮损伤和黏膜免疫机制提供了基础。     

绵羊miRNA-1185-5p的基因组定位、靶基因预测和功能分析

miRNAs是一类小分子非编码RNAs,在机体许多生理及病理过程中发挥调控作用。该课题组前期研究发现,miRNA-1185-5p在经产双羔母羊卵巢中表达水平显著低于经产单羔母羊。为进一步深入挖掘miRNA-1185-5p在绵羊生殖过程中的作用,利用生物信息学手段分析了miRNA-1185-5p的基因组定位,预测其靶基因,并对靶基因进行GO功能分析。结果表明,miRNA-1185-5p是位于绵羊18号染色体的内含子miRNA;利用miRDB和microT 2种方法预测获得miRNA-1185-5p的23个靶基因,这些靶基因主要参与细胞增殖、分化和凋亡过程以及代谢等生物学过程,其中,靶基因AhR直接参与生殖过程。该研究说明miRNA-1185-5p可能通过作用于AhR等靶基因对绵羊生殖过程发挥调控作用。