五指山猪和长白猪背最长肌蛋白组学研究

为比较五指山猪和长白猪生长后期肌肉生长发育的差异,以6、8月龄五指山猪和长白猪为试验对象,采用同位素标记相对和绝对定量技术(iTRAQ)对其背最长肌总蛋白进行鉴定,结合生物信息学技术筛选品种间和品种内差异蛋白,并对其进行KEGG通路富集分析。结果表明：4组样品中共鉴定到1713个蛋白;五指山猪和长白猪品种间比较,6、8月龄猪中分别有460、337个差异的蛋白;品种内2个生长阶段比较,五指山猪和长白猪中分别有421、275个差异蛋白;2种比较均为上调的差异蛋白数多于下调差异蛋白数;KEGG通路分析发现,在五指山猪和长白猪品种间,6、8月龄在2个品种间的差异蛋白富集到差异显著(P<0.05)的条目分别为34、33个,在品种内,五指山猪和长白猪在2个生长阶段间的差异蛋白富集到差异显著(P<0.05)的条目分别为24、14个;在品种内发现了调控骨骼肌分化过程中发挥着重要作用的PI3K/AKT信号通路和影响脂肪沉积的PPAR信号通路,在品种间除了这2种外,还发现有肌纤维类型发育相关的糖酵解/糖异生信号通路;品种内2个比较组在PPAR和PI3K/AKT信号通路分别有10、9个共同表达的基因,品种间2个比较组在糖酵解/糖异生、PI3K/AKT和PPAR信号通路分别有10、13、9个共同表达的基因,对这些信号通路中共同表达的基因进行分析后筛选到一些与肌肉生长发育和脂肪代谢相关的关键基因。     

猪心肌和骨骼肌miRNA转录组比较分析

【目的】研究microRNA(miRNA)在猪不同类型肌肉生长发育中的作用。【方法】以猪心肌以及2种骨骼肌(背最长肌和腰大肌)为材料,采用Illumina高通量测序技术鉴定其miRNA转录组,并进行差异表达分析和靶基因富集分析。【结果】从猪心肌、背最长肌和腰大肌组织的3个小RNA测序文库中共获得约56M的序列,通过生物信息分析共鉴定出907个非冗余miRNA,其中441个miRNA在3个文库共同表达,123个miRNA在文库间表现为显著的差异表达(P10-6)。对3个文库差异表达miRNA的相关性分析发现,背最长肌与腰大肌的相关性最高(r=0.94),证明2种骨骼肌的表达模式十分相近,而心肌与2种骨骼肌的表达模式不同。通过对各文库高表达的miRNA分析发现,表达量前十的miRNA中有6个miRNA的表达量在心肌中极显著上调。对在心肌内上调的6个miRNA进行的靶基因预测和生物学功能预测发现,这些差异miRNA主要靶向作用于钙信号通路和胰岛素信号通路。荧光定量PCR(qRT-PCR)验证结果表明高通量测序结果准确可靠。【结论】从miRNA层面揭示了猪心肌和骨骼肌的差异,这种差异在一定程度上印证了心肌和骨骼肌之间迥异的生理学特征。     

猪miR-149靶基因预测及生物信息学分析

通过对猪miR-149进行靶基因预测及相关生物信息学分析,探索其影响猪颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁的作用机制。首先利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测ssc-miR-149在氧化应激组和正常组表达量的变化,通过转染miR-149 mimic并利用MTT和qRT-PCR检测细胞活性和凋亡基因的表达情况,同时预测ssc-miR-149与细胞凋亡相关基因的靶向关系;然后利用JASPAR、PROMO、TargetScan、miRanda、RNAhybrid、DAVID等软件和NCBI、miRBase、Ensembl等数据库对ssc-miR-149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,氧化应激组ssc-miR-149的表达量极显著下调;但过表达ssc-miR-149时,能极显著提高细胞活性,并抑制H_2O_2诱导的凋亡相关基因(Caspase-3、PUMA和FAS)的表达;ssc-miR-149启动子区域具有SP1、p53等多个转录因子结合位点,其靶基因显著富集于TNF信号通路、Rap1信号通路和NOD样受体信号通路等。由此推测,ssc-miR-149受到SP1等多种转录因子调控,它可能通过抑制TNF、Rap1和NOD信号通路中的靶基因PUMA、Caspase-9和FAF-1来调控猪颗粒细胞的凋亡,进而影响猪的卵泡发育。     

不同发育时期亚麻茎秆中木质素积累相关miRNA及其靶基因的挖掘分析

[目的]深入挖掘分析亚麻茎秆不同发育时期木质素积累相关的miRNA及其靶基因,为解析亚麻纤维层木质素动态积累提供理论依据.[方法]以双亚4号(低木质素)和NEW(高木质素)花后20、30和40 d的茎秆为试验材料,基于miRNA测序和降解组测序结果分析miRNA转录水平动态变化及其靶基因注释功能,并采用实时荧光定量PCR检测2个亚麻品种间表达差异最显著的miRNA及其靶基因的表达模式.[结果]构建双亚4号和NEW花后20、30和40 d茎秆的miRNA文库,从中鉴定出305个miRNA,包括143个保守的miRNA和162个新鉴定的miRNA,且这些miRNA的靶基因不同转录本并非均受miRNA调控.将鉴定的305个miRNA与亚麻基因组序列信息进行靶基因预测,结果鉴定出286个miRNA的4807个靶基因,另外19个miRNA未预测到靶基因.通过对降解组测序数据进行整合分析,共获得21个miRNA的97个靶基因,共检测到97个降解位点,仅占鉴定出亚麻茎秆中miRNA靶基因总数(4807个)的2%,仍有大量的靶基因未被鉴定.对降解组中被降解的97个靶基因进行功能注释,发现有22个与植物生长发育有关,16个为转录因子,7个与植物次生代谢物积累有关.结合miRNA和降解组的测序结果,发现ama-miR156(Lus10003126)、bdi-miR397b-5p(Lus10017175)、lja-miR397(Lus10027782)、csi-miR160(Lus10021467)、aly-miR319c-p(Lus10008685)和gma-miR369h(Lus10011558)在双亚4号和NEW茎秆不同发育时期中最显著差异表达.实时荧光定量PCR检测结果显示,除gma-miR369h与其靶基因Lus10011558随亚麻茎秆的生长发育表达模式无明显规律外,其余5个miRNA与其靶基因表达模式恰好相反.[结论]亚麻茎秆木质素的积累过程与转录因子MYB、漆酶、生长素响应因子等编码基因密切相关,且这些基因可被其相应的miRNA负调控,并参与亚麻茎秆中木质素的积累.     

陆地棉胚珠及纤维发育过程中miRNA分离与鉴定

microRNA(miRNA)是生物中一类起负调控作用的非编码的小分子RNA,主要在转录后水平上调节生物体的生长与发育。直接克隆法是鉴定植物中miRNA最常用也是最有效的方法之一。利用直接克隆法分离了陆地棉开花后0~10 d(days post anthesis, DPA)胚珠中总RNA,从中筛选17~24 nt小分子RNA构建cDNA文库,对初筛得到的阳性克隆进行测序。通过与miRNA数据库比对,最终获得4个保守的miRNA。进一步对他们的转录表达进行分析,发现所有miRNA在棉花胚珠纤维不同发育时期均能表达。其中miR167a、miR172c和miR394b在棉花幼苗的根茎叶中有不同程度的表达。预测得到55个miRNA的靶基因,多数靶基因编码转录因子、代谢酶类以及发育相关蛋白,进一步证明miRNA参与调控棉花纤维的形态建成、发育等各项生理活动。     

雌雄鸡胚性腺microRNA表达检测及靶基因预测分析

动物胚胎发育时期伴随着复杂的基因表达和调控过程,特别是microRNA的基因转录后调控。实验应用二代测序技术测定了发育至6.5d雌雄鸡胚性腺中miRNA表达情况,并对差异表达miRNA进行了靶基因分析。检测分析结果显示,在雄性样品中发现375种miRNA,雌性样品中发现372种miRNA。针对30种在两性性腺中显著差异表达的miRNA,实验采用3个软件(Targetscan 6.0,MirTarget2与miRanda)进行靶基因预测分析,共预测出12 477个靶基因,这些基因显著富集在205个GO分类和11条信号通路中。实验为鸟类性别分化调控机制研究和miRNA靶基因分析提供了基本实验数据和方法学参考。     

杨树miRNA的靶基因预测及低氮胁迫表达分析

目的鉴定杨树受低氮胁迫后miRNA的靶基因,分析靶基因在氮胁迫后的差异表达并探讨其功能,为揭示杨树低氮胁迫下miRNA的调控功能提供参考,并为树木低氮营养高效利用育种提供重要的候选基因。方法根据miRNA的保守性及与靶基因的严谨互补配对关系,以杨树miRNA为探针利用靶基因预测软件psRNATarget,通过与毛白杨转录组的基因序列进行比对鉴定靶基因,进一步开展毛白杨受低氮胁迫后靶基因的差异表达分析及功能注释。结果获得了131个miRNA家族的242个miRNA成员对应的3 024个靶基因,分别参与了植物激素信号转导、次生代谢产物的生物合成、氨基酸合成代谢、碳代谢和RNA运输等通路。57个靶基因在低氮胁迫处理后发生显著变化,其中受到诱导（29个）和抑制（28个）的基因数目相当。14个低氮胁迫响应的miRNA,其对应的11个靶基因也发生了显著的差异表达变化,其中miRNA和靶基因表达量发生相反变化的有8个miRNA。本研究发现参与植物激素信号转导的靶基因（2个）及参与代谢途径的靶基因（6个）发生了差异表达。miR162的靶基因编码ABC转运蛋白,miR393运用于靶基因KAT2调节Na+和K+动态平衡,miR399的靶基因PIF3编码光敏色素互作因子PIFs蛋白,这些miRNA及靶基因可能在杨树响应低氮胁迫中发挥重要作用。结论本文鉴定到了毛白杨中一批低氮胁迫响应miRNA的靶基因,可调控杨树对氮逆境胁迫信号的反应。这些miRNA及靶基因为进一步揭示miRNA及靶基因在低氮胁迫下的调控功能提供了研究线索,为树木氮营养的高效利用改良提供了重要候选基因。      

MYL1基因mRNA选择性剪切体的鉴定及其在不同发育时期的蓝塘与长白猪骨骼肌中的表达

肌球蛋白轻链1基因(MYL1)的2个剪切体MLC1f及MLC3f在骨骼肌不同发育时期中发挥着重要作用。为进一步了解MYL1基因在猪骨骼肌发育过程中的重要作用,通过电子克隆、RT-PCR扩增及实时定量PCR方法克隆和鉴定了猪MYL1基因mRNA 5个选择性剪切体(MLC1f、MLC3f、MLC5f-A、MLC5f-B和MLC5f-C)。其中MLC5f-A、MLC5f-B和MLC5f-C是在猪背最长肌中鉴定到的MYL1基因的3个新转录本,目前在人、鼠等其它物种尚无这三种转录本的报道。结果表明,剪切体MLC3f在180日龄长白猪中的表达量最高,而剪切体MLC1f则是在90日龄蓝塘猪的表达量最高;剪切体MLC5f-A在蓝塘与长白猪中各发育时期的表达量都很低;除了剪切体MLC1f外,其余转录本的表达量均为随个体体重的增加而逐步增加。通过对MYL1基因不同选择性剪切体的鉴定,为其在骨骼肌不同发育阶段或组织类型特异性表达调控研究奠定了基础,为该基因功能的研究提供重要线索。     

miRNA及其靶基因调控植物根系生长发育的研究进展

为阐明microRNA(miRNA)及其靶基因调控植物根系生长发育的分子机制,依据PubMed、Web of Science和中国知网数据库,以“miRNA”、“植物”和“根系”为关键词,检索了1993—2021年发表的相关文献,进行整理和归纳,分析了miRNA及其靶基因对植物根系的调控机理。结果表明：1）根系生长发育是一个复杂且高度有序的生物学过程,众多的miRNA及其靶基因参与调控。2)miRNA通过互补配对的方式对靶基因进行转录切割或翻译抑制,在转录后水平调控根系生长发育相关基因的表达。3)miRNA介导的根系生长发育调控在主根生长、侧根形成、不定根发育、根系形态结构、维管束形态、植物激素诱导、生物和非生物胁迫响应等方面发挥着重要的调控作用。     

基于生物信息学方法的荞麦属microRNAs及其靶基因预测

MicroRNA是一类具有转录后基因调控功能的非编码小分子RNA。以传统的试验方法发现和鉴定新的miRNA是一项繁琐的工作。以生物信息学方法从数据库中筛选miRNAs及其靶基因能够极大地提高效率。植物中已报道了大量的miRNAs,但荞麦属的尚未见报道。通过荞麦ESTs和GSSs的严格筛选,共预测到13个荞麦属miRNAs(分属11个miRNA家族)。预测的miRNAs在不同的植物中表现出保守性,miRNA家族成员表现出多样性。共预测到17个潜在的靶基因,这些靶基因的功能包括代谢、生长发育、胁迫响应、信号转导等,表明miRNAs在植物生命活动中具有重要作用。miRNA家族系统进化分析表明,金荞麦的miRNAs进化与甜荞麦关系密切。以生物信息学方法从已知的数据库中预测并挖掘荞麦属新的miRNAs及其靶基因是可行的。     

基于高通量测序分析肺炎支原体感染姜曲海猪肺组织miRNA表达谱

为探明姜曲海猪感染肺炎支原体后肺组织miRNA(microRNA)表达谱和分子机制,选取50日龄姜曲海猪为实验猪,随机分成感染组和对照组,人工感染肺炎支原体28 d后,采集肺部组织,进行高通量miRNA测序,采用生物信息学软件进行miRNA鉴定和靶基因预测。结果显示:感染组和对照组的肺组织分别筛选到14 265 786条和14 000 588条小RNA纯净序列(clean reads)。与对照组相比,感染组中筛选到73个显著差异表达的miRNAs,其中39个表达上调,34个表达下调,从中随机选取4个miRNAs进行定量PCR(quantitative real time PCR,qRT-PCR)验证,感染组和对照组的表达水平与测序结果基本一致。73个差异表达miRNAs预测到1 685个靶基因和4 220个靶位点,靶基因预测筛选到8个与免疫调控相关的miRNAs。靶基因GO(gene ontology)分析显示,miRNA广泛参与生物过程、细胞组成和分子功能的调控。靶基因KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析显示,miRNA参与调控细胞凋亡、ECM受体相互作用、粘附斑通路等信号通路。本研究通过高通量测序获得姜曲海猪感染肺炎支原体后肺组织miRNA表达谱,通过生物信息学分析筛选到与免疫调控相关的miRNAs和信号通路,为进一步阐明姜曲海猪的肺炎支原体感染机制奠定了基础。     

玉米花粉高温胁迫相关miRNA的筛选及其靶基因分析

以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料,以正常生长条件为对照,在花期进行高温胁迫,通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA,然后预测其靶基因,并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明,共筛选到818个miRNA前体序列。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组（HT958 vs CK958）中共筛选到19个显著差异表达miRNA序列,其中15个miRNA序列上调表达,4个下调表达,3个miRNA序列达到极显著水平（P<0.01）。对这19个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了503个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、微管生物学过程、磷酸化作用、RNA聚合酶Ⅱ正向调控转录过程、甲基化作用等,KEGG富集较显著的代谢通路分别是谷胱甘肽代谢、碳代谢、花生四烯酸代谢、糖酵解/糖异生、叶酸生物合成等。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组（HT335 vs CK335）中共筛选到15个显著差异表达miRNA序列,其中7个miRNA序列上调表达,8个下调表达,1个miRNA序列达到了极显著水平...     

梅山猪和杜洛克猪卵泡中差异表达lncRNA克隆鉴定及与miRNAs相关性分析

【目的】通过克隆鉴定梅山猪和杜洛克猪卵泡期第4天M2卵泡中差异表达的lncRNA-ALDBSSCT0000005583,分析其在猪颗粒细胞与miRNAs表达量的相关性,为探究lncRNA调控miRNA在母猪卵泡发育过程中的作用提供理论依据。【方法】对课题组前期在梅山和杜洛克M2卵泡中筛选出的差异表达lncRNA-ALDBSSCT0000005583,进行RT-qPCR验证,并利用RACE克隆其全长序列;根据编码潜力评估工具CPAT、CPC对该lncRNA的编码能力进行预测,原核表达试验进一步鉴定其编码能力;核质分离试验对lncRNA-ALDBSSCT0000005583进行亚细胞定位,RT-qPCR检测其在各组织中的表达水平;利用miRBase网站查找猪的miRNA数据库,结合RNAhybrid、miRanda在线软件预测与lncRNA-ALDBSSCT0000005583有相互作用的物种间保守miRNA,使用TargetScan和miRanda预测与lncRNA-ALDBSSCT0000005583具有相互作用miRNA的靶基因,并对其靶基因进行GO富集和KEGG信号通路分析;通过过...     

基于EST和GSS序列的木豆miRNA生物信息学分析

应用miRtour在线分析工具对木豆EST和GSS序列进行miRNA生物信息学预测,应用psRNATarget进行靶基因预测。结果发现,43条不同的木豆miRNA成熟序列,隶属于33个不同的miRNA家族。靶基因预测发现有36条编码序列受miRNA调控,其中17条序列编码酶,2条编码转录因子,7条编码参与细胞信号转导的蛋白,5条编码参与蛋白质降解通路的蛋白。     

新奇的调控分子——microRNA

microRNA(miRNA)是一类内源性表达的在转录后基因调控中发挥重要作用的小分子非编码RNA。在动植物细胞中,miRNA通过翻译抑制和靶mRNA去稳定性来调控靶基因,从而调控生长、发育、分化、死亡等生物过程。综述了miRNA的发现、形成、特点及调控机制。     

捻转血矛线虫丙硫咪唑敏感虫株和耐药虫株miRNA-mRNA关联比较分析

旨在比较分析捻转血矛线虫敏感虫株和耐药虫株miRNA表达谱,探讨miRNA与捻转血矛线虫丙硫咪唑耐药性相关基因之间的调控机制。运用Illumina Hiseq2000平台进行测序并进行cDNA文库的构建,利用RNAhybrid、Miranda和TargetScan对测序得到的数据进行靶基因预测,并取交集作为miRNA的靶基因预测结果,使用Bowtie、RepeatMasker、MIREAP、Rfam、miRBase和DAVID等生物信息学分析软件和权威数据库系统,筛选出差异的miRNA以及与捻转血矛线虫耐药相关的miRNA并进行靶基因预测,同时对KEGG pathway和GO功能富集到的靶基因和可能参与调控的通路进行预测分析。结果表明,敏感虫株和耐药虫株共筛选显著差异表达的miRNA共294个,其中113个上调,181个下调。对miRNA和其靶向调节的mRNA进行关联分析,共关联到1 770个miRNA-mRNA对为负调控关系,其中涉及到274个差异的miRNA和603个差异的mRNA。显著差异表达的miRNA靶基因被注释到了1 430条GO terms和327条KEGG pathway,富集到FoxO信号通路(FoxO signaling pathway),mTOR信号通路(mTOR signaling pathway),PI3K-Akt信号通路(PI3K-Akt signaling pathway)等与耐药相关的一些抗性通路。综上,通过对miRNA表达谱分析以及miRNA-mRNA靶向分析,发现捻转血矛线虫敏感虫株和耐药虫株显著差异表达的miRNA和其对应的靶基因,并对部分耐药相关通路中存在的靶基因及显著差异的靶基因所在的通路进行筛选和分析,为后续进一步通过转录组学深层次挖掘捻转血矛线虫产生耐药性的关键基因及相关调控分子提供科学依据。     

乙型脑炎病毒感染猪睾丸细胞的miRNA表达谱差异分析

[目的]本试验旨在分析乙型脑炎病毒(JEV)感染猪睾丸(ST)细胞和正常ST细胞miRNA差异表达谱,以探索miRNA在JEV感染过程中的作用及其调控机制。[方法]分别提取正常ST细胞和JEV感染8 h后的ST细胞总RNA,利用高通量测序技术检测分析ST细胞中的miRNA表达谱并进行差异分析。使用miRanda软件对表达差异显著miRNA的靶基因进行预测并对靶基因进行GO分析。选取6个显著性差异表达的miRNA通过RT-qPCR进行验证。[结果]与正常ST细胞相比,JEV感染后的ST细胞有112个差异表达miRNA,其中80个miRNA上调表达,32个miRNA下调表达。经RT-qPCR方法验证6个差异表达的miRNA结果与高通量测序结果一致。差异表达miRNA靶基因的生物学功能相对集中在细胞代谢、细胞黏附等生物过程。[结论]检测和分析JEV感染后猪睾丸细胞的miRNA表达谱,获得了大量的与JEV感染相关的miRNA表达谱数据,为揭示JEV感染生殖系统致病机制提供了有效的数据和理论基础。     

猪GSKIP基因ceRNA调控网络及其蛋白互作分析

利用RT-PCR技术从版纳微型猪近交系睾丸组织中扩增出GSKIP全长编码序列并分析其分子特征,对GSKIP基因进行功能注释,分析其与非编码RNA(miRNA和lnRNA)间的调控关系,并构建ceRNA转录调控网络,进一步分析GSKIP蛋白的基本功能,构建多物种进化树和相互作用蛋白网络.通过RT-PCR获得了BMI GSKIP CDS区全长420 bp,该基因含4个外显子;基因功能分析表明,GSKIP主要参与Wnt信号通路;基因靶向作用分析表明,猪GSKIP受ssc-miR-181c、ssc-miR-181b、ssc-miR-181a、ssc-miR-335和miR-644-5p等5个miRNA的靶向调控;蛋白质结构分析表明,GSKIP包含1个DUF727结构域,α螺旋在二级结构中占比最高;多物种进化分析表明,BMI GSKIP氨基酸序列在哺乳动物中较为保守,与绵羊和牛的亲缘关系最为接近;蛋白互作网络分析表明,BMI GSKIP与10个蛋白存在相互作用.     

基于芯片筛选螺原体感染中华绒螯蟹血细胞的免疫microRNAs

为筛选分析螺原体(Spiroplasma eriocheiris)感染中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)血细胞免疫相关microRNAs(miRNA)及其差异表达情况,利用微流体芯片技术,对正常和感染螺原体的中华绒螯蟹血细胞miRNA进行系统的鉴定与表达检测;结合生物信息学方法,分析其靶基因和免疫信号通路。利用前期研究和已有报道897条成熟miRNA作为探针订制单色芯片,使用Cy3染料标记,通过与中华绒螯蟹血细胞总RNA样本杂交,鉴定miRNA,检测其表达情况;对差异表达的miRNA进行靶基因预测、功能聚类和通路分析;随机挑选部分差异表达的miRNA进行茎环RT-qPCR验证。结果显示,总共鉴定出中华绒螯蟹血细胞miRNA共303个;健康组和试验组共表达miRNA有48个;差异表达miRNA为27个,其靶基因共注释到116个GO和63个KEGG通路;通过茎环RT-qPCR检测,结果与芯片基本一致。研究发现,差异表达miRNA靶基因,许多均存在于重要免疫信号通路之中,研究结果可为进一步分析中华绒螯蟹血细胞螺原体感染中的miRNA与其靶基因间的免疫调控机制提供借鉴。