不同品种紫花苜蓿转录组分析及营养品质差异的探讨

为了丰富紫花苜蓿转录组数据信息,找出不同品种紫花苜蓿的差异基因及代谢通路。通过Illumina HiSeq 4000平台对准格尔和WL319HQ的苜蓿叶片的RNA文库进行de novo组装。得到了约39G总的核苷酸,2亿多个reads,组装得到66734个Unigenes,平均长度为869 bp。将所得到的Unigenes与NCBI nonredundant protein(Nr),A manually annotated and reviewed protein sequence database(Swissprot),Clusters of eukaryotic orthologous groups(KOG)和Kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)数据库比对,分别获得44888(67.26%),29190(43.74%),24844(37.23%)和15647(23.45%)条序列的注释信息。在2个紫花苜蓿叶片中找到1098个差异表达基因 (DEGs) ,其中有706个上调,392个下调(准格尔-vs-WL319HQ)。对其差异基因做了Gene ontology(GO)功能分析和KEGG途径分析,初步分析了2个品种营养品质差异的内在原因。极大地丰富了紫花苜蓿转录组数据信息,为今后紫花苜蓿的转录组测序提供理论依据,同时为紫花苜蓿生产实践提供参考。     

基于高通量测序的水貂胚胎滞育期和激活期卵巢转录组分析

试验旨在获取胚胎滞育期与激活期水貂卵巢组织的转录组信息，挖掘滞育的胚胎激活前后水貂卵巢差异表达基因（DEGs）及其功能信息，为探讨卵巢信号调控水貂胚胎滞育的分子机制提供参考。随机采集8只健康雌性水貂（胚胎滞育期和激活期各4只）的卵巢组织为样本，利用Illumina HiSeq平台RNA-Seq技术对其进行转录组测序，筛选在水貂胚胎滞育期和激活期卵巢中的DEGs并进行生物信息学分析。结果显示，测序获得661 195 568个raw reads，经过滤后获得650 834 900个clean reads，组装后得到389 895个unigenes，通过与Nr、GO、KOG和KEGG数据库比对，对unigenes进行注释，其中Nr数据库注释了156 419个unigenes；GO数据库注释了122 657个unigenes；KOG数据库注释了58 320个unigenes；KEGG数据库注释了72 653个unigenes。滞育期和激活期卵巢中有1 797个DEGs，与胚胎滞育期水貂卵巢相比，激活期卵巢有1 298个DEGs显著上调，499个DEGs显著下调。GO功能分析发现，DEGs显著富集的生物学过程主要有跨膜信号受体活性、信号受体活性、G蛋白偶联受体活性、酶联受体蛋白信号通路、细胞表面受体信号通路、细胞周期阻滞、芳香酯酶活性。KEGG通路分析发现，水貂滞育期和激活期卵巢中的DEGs显著富集于神经活动配体-受体相互作用信号通路。本研究利用高通量测序技术获得水貂胚胎滞育期与胚胎激活期卵巢的转录组信息，为深入探究水貂卵巢调节胚胎滞育的分子机制奠定了基础。     

福清山羊和戴云山羊夏季发情期卵巢组织比较转录组分析

试验旨在从分子遗传学角度探讨戴云山羊夏季维持较高繁殖力的遗传机制,从中发掘有用的遗传变异信息。利用转录组测序方法对福清山羊和戴云山羊夏季发情期卵巢组织进行研究,筛选品种间的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,利用基因本体（gene ontology,GO）、蛋白相邻类的聚簇（cluster of orthologous groups of proteins,COG）和京都基因与基因组百科全书（kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）数据库对筛选的差异表基因进行功能注释,并进行差异表达基因聚类分析,通过实时荧光定量PCR验证测序结果。结果显示,福清山羊和戴云山羊发情期卵巢的DEGs共357个,其中上调基因221个,下调基因136个。357个DEGs中的287个基因能够被GO数据库注释,78个DEGs能够被COG数据库注释,219个DEGs能够被KEGG数据库注释。KEGG数据库注释结果显示,这些差异基因显著富集的信号通路为蛋白消化吸收（protein digestion and absorption）、吞噬体（phagosome）、肺结核（tuberculosis）、胞外基质受体互作（ECM-receptor interaction）、金黄色葡萄球菌感染（Staphylococcus aureus infection）、同种异体移植物排斥（allograft rejection）等通路。经实时荧光定量PCR验证,所选基因（转录本）表达变化模式与转录组测序结果一致,表明测序结果可靠。本试验利用高通量测序获得大量山羊卵巢转录组信息,有助于从分子水平对山羊卵巢进行深入研究。     

济宁青山羊BMP15基因外显子2的克隆与序列分析

本研究对高繁殖力的山羊品种济宁青山羊和低繁殖力的山羊品种内蒙古绒山羊共20只母羊的骨形态发生蛋白15（bone morphogenetic protein 15, BMP15）基因第2外显子的扩增产物进行了克隆测序及序列比较分析。结果表明：BMP15基因第2外显子的第3对引物扩增片段存在多态。济宁青山羊与内蒙古绒山羊相比，其BMP15基因外显子2差异由2个核苷酸和2个氨基酸改变组成，核苷酸同源性为99%。济宁青山羊与鸡、小鼠、人、猪、牛、绵羊之间BMP15基因外显子2的核苷酸序列同源性为71%～99%，氨基酸序列同源性为43%～99%。     

山羊生长分化因子9基因FecTT突变检测

本研究采用PCR-RFLP方法检测生长分化因子9(growth differentiation factor 9, GDF9)基因FecTT突变在济宁青山羊、贵州白山羊、大足黑山羊、陕南白山羊、古蔺马羊、马头山羊、波尔山羊、成都麻羊、萨能奶山羊、文登奶山羊、板角山羊、金堂黑山羊、关中奶山羊、川东白山羊、安哥拉山羊、辽宁绒山羊、内蒙古绒山羊等17个山羊品种中的分布。结果表明,在17个山羊品种中都未检测到FecTT突变,提示,GDF9基因影响Thoka绵羊高繁殖力的FecTT突变对以上17个山羊品种的繁殖力均没有显著影响。     

内蒙古绒山羊角蛋白5基因启动子克隆及序列分析

试验旨在了解角蛋白5(keratin 5, K5)可能的调控序列。本研究根据UCSC公布的牛K5基因5'侧翼区设计PCR引物,扩增了内蒙古绒山羊K5基因部分启动子序列。通过产物纯化、连接、转化,并对测序结果进行了生物信息学分析。结果扩增得到内蒙古绒山羊K5基因启动子序列长度为1452 bp(GenBank登录号为:JQ277735),与牛和人相应序列的相似性分别为91.5%和74%。转录起始位点位于翻译起始密码子ATG上游－101 bp位置;含有两个TATA 盒,分别位于翻译起始位点上游－129—－124 bp(ATAAAA)和－178—－174 bp(TTAAT)位置;通过在线分析软件预测发现(按5'→3')SRY,MZF1,v-Myb,SRY,AP-1,CDP CR,HNF-4,AML-1a,HSF2,AP-4,AP2,AP2,Sp1,Nkx-2,Sp1和GATA-1转录因子结合位点。其中,转录因子SRY(TGTGTTT),和CDP CR(GATTGATGGC)是绒山羊特有的;转录因子HNF-4,AML-1a,HSF2,AP-4,AP2,Sp1,Nkx-2和GATA-1(AGCCATCATG)在绒山羊、牛和人K5启动子上的结合位点高度保守。两个最小增强子分别位于翻译起始位点ATG上游－140—－91 bp和－114—－67 bp位置,含有24 bp(GCGGCTCCCAGGTAACAGAGCCGC)重叠区,预测其与绒山羊K5基因的转录调控有关。试验确定了内蒙古绒山羊K5基因启动子的转录起始位置、转录因子结合位点及最小增强子序列,为进一步研究绒山羊K5基因的表达调控机制奠定了理论基础。     

连城白鸭与沔阳麻鸭胸肌转录组比较

为了解连城白鸭与沔阳麻鸭肉质的差异,本研究选择300日龄连城白鸭与沔阳麻鸭各3只母鸭,测定胸肌粗脂肪、肌苷酸含量,同时对胸肌组织进行转录组高通量测序筛选品种间的差异表达基因,并对其功能进行注释、KEGG通路分析,挑选部分基因进行荧光定量PCR验证。结果显示:2个品种胸肌转录组测序得到40.6 Gb Clean Data,各样品的Clean reads与北京鸭参考基因组的比对效率在68.65%~72.17%。共筛选2333个差异表达基因,其中连城白鸭显著高表达1060个,沔阳麻鸭显著高表达1273个。差异表达基因共富集到280条信号通路中,67条通路显著富集,其中多条通路和肌肉脂肪沉积、能量代谢以及各类物质代谢相关。ACDC、FABP4、AMPD1、MITF、MAOA和CSAD等差异表达基因可能对不同品种鸭特异的肉质风味形成产生影响。经qRT-PCR验证,测序结果可靠。连城白鸭与沔阳麻鸭胸肌转录组比较显示不同地方鸭品种肉质存在一定差异。     

内蒙古绒山羊角蛋白辅助蛋白1.1基因真核表达载体构建及基因转染

In this study, Cashmere goat skin by extracting total RNA, cloning keratin-associated protein 1.1 (KAP1.1) gene eukaryotic expression vector pEGFP-N3-KAP1.1, using liposome-mediated recombinant plasmids were transformed into Inner Mongolia Cashmere goats cultured fibroblasts, temporal and spatial expression of the genes in eukaryotic cells, subcellular localization and expression pattern. The results showed that 2.0 μg plasmid and 6.0 μL ratio liposomes suitable for the optimization of the experimental protocol, KAP1.1 gene could be successfully expressed in fibroblasts in Inner Mongolia Cashmere goat, and 48 h after transfection, the transfection efficiency reaches a peak, the gene in eukaryotic cells in vitro on the nucleus, cytoplasm and cell membrane are expressed, but the strongest expression of the nucleus.     

基于转录组测序的高羊茅分蘖与株高相关差异表达基因分析

分蘖与株高是禾本科草类植物重要的农艺性状,明确参与调控分蘖与株高的基因类型对牧草和草坪草分子辅助育种具有重要意义。以表型差异明显的两个高羊茅品种“Kentucky-31”（K31）和“Regenerate”为材料,旨在构建高羊茅分蘖节转录组图谱,挖掘在分蘖节部位调控生长发育相关的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。基于高通量测序技术平台Illumina HiSeq 2500×Miseq 300进行转录组测序,并将得到的数据进行de novo组装,结果共获得77872条单基因簇（unigene）。将获得的unigenes与非冗余蛋白数据库（non-redundant protein database,NR）、蛋白质数据库（universal protein,Uniprot）、基因本体数据库（gene ontology,GO）、东京基因与基因组数据库（kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）以及直系同源蛋白簇（clusters of orthologous groups,COG）数据库进行比对,结果显示：分别有59927、40213、44447、15146和13767条unigenes成功获得注释。“Regenerate”与“K31”对比有1573个上调DEGs和1441个下调DEGs。GO富集分析发现,DEGs主要富集在细胞、细胞组分、大分子复合物组装等生物过程。DEGs中共注释到42个差异表达转录因子,主要包括TCP、WRKY和ARF等19种类型。还注释到与8类植物激素相关的DEGs,包括生长素、细胞分裂素、脱落酸、赤霉素、乙烯、油菜素甾醇、水杨酸和茉莉酸。利用实时荧光定量PCR对DEGs进行表达模式验证,发现其与RNA-Seq测序结果一致,证实了测序结果的准确性。研究结果丰富了高羊茅的转录组序列资源,初步获得控制株高及分蘖发育的候选因子,为进一步开展基因功能及分子育种研究提供了理论支持。     

基于转录组测序分析象草木质素合成的研究

采用高通量测序技术Illumlna HiSeq 2000对高木质素的象草品系eg7和低木质素的象草品系eg87(对照)茎组织进行转录组比较测序。测序获得了169630902个序列读取片段(reads),包含13788439920nt碱基信息。对reads进行序列组装,获得87641个单基因簇(unigene),平均长度580nt。从长度分布、GC含量等方面对unigene进行评估,数据显示测序质量好,可信度高。将获得的unigene与Nr、Nt、Swiss-Prot、COG、GO和KEGG数据库进行序列同源性比较和功能分析,62557个unigene与其他生物的已知基因具有不同程度的同源性,象草与高粱序列同源性最高。共鉴定出33323个差异表达基因,其中上调基因9704个(29.12%),下调基因23619个(70.88%);GO分析显示39968个unigene归为54个功能类别,大量unigene与细胞进程、代谢过程、催化活性等相关;KEGG pathway分析富集得到127条代谢通路,包括光合作用、betalain生物合成、苯丙烷类代谢、苯丙氨酸代谢等,苯丙烷类代谢途径差异基因富集程度高、差异基因数目最多,达285条,该途径中64条木质素单体合成酶基因表达上调,79条ClassⅢ型植物过氧化物酶基因表达下调、22条上调。挑选9个差异基因进行qRT-PCR验证,9个基因的表达趋势与高通量测序结果一致。为象草的分子生物学研究提供了宝贵的基因组数据,对于了解象草茎生物合成与木质素调控基因挖掘和多用途定向育种具有指导意义。     

内蒙古白绒山羊与河西绒山羊杂交对产绒量和绒品质的影响

河西绒山羊和内蒙古白绒山羊生存环境相同,前者产绒量低,绒品质好,后者产绒量高,绒品质相对较差。本文旨在评价内蒙古白绒山羊与河西绒山羊杂交对后代产绒量和绒品质的影响。从河西绒山羊主产地平山湖测定11只河西绒山羊、10只内蒙古白绒山羊和10只杂种产绒量,采集颈部山羊绒测定细度、含绒率和长度。测定结果表明河西绒山羊与内蒙古白绒山羊杂交后,杂种后代平均产绒量比河西绒山羊提高了23.43%。杂种后代的山羊绒平均细度比河西绒山羊粗0.32μm,比内蒙古白绒山羊细1.64μm。杂种后代山羊绒长度比河西绒山羊增加5.85mm,比内蒙古白绒山羊增加2.90 mm。     

牦牛皱胃全长转录组测序分析

【目的】 获得牦牛(Bos grunniens)皱胃全长转录组数据库,深入挖掘牦牛皱胃功能基因。【方法】 采用PacBio Sequel高通量测序系统,使用单分子实时(single molecular real time,SMRT)测序技术对成年牦牛皱胃全长转录组进行测序,对原始数据进行质控和去冗余分析,再比对参考基因组获取过滤后的非重复序列(Unigenes),使用多种生物信息软件对牦牛皱胃全长转录本数据进行功能注释、转录因子注释、编码区预测、简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)分析及可变剪接分析。【结果】 通过测序共获得14467420条子序列,平均子序列长度为3 344.23 bp,质控得到循环一致性序列(CCS)有296840条,全长非嵌合(FLNC)序列有277 402条,过滤和去冗余后对比参考基因组最终获得8 556条Unigenes。通过与NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、eggNOG、GO和Pfam数据库比对,对Unigenes进行注释,其中NR数据库注释了8 544条Unigenes;Swiss-Prot数据库注释了8 475条Unigenes;KEGG数据库注释了1721条Unigenes;KOG数据库注释了6 572条Unigenes;eggNOG数据库注释了8491条Unigenes;GO数据库注释了7 725条Unigenes;Pfam数据库注释了8 162条Unigenes。此外,经鉴定或预测,还获得了943个转录因子、8544个编码区片段、3596个SSR位点和1 825个可变剪接事件。【结论】 本研究获得了较为可靠的牦牛皱胃全长转录组数据,可为进一步研究牦牛皱胃生物学特性、相关代谢途径、信号通路及其分子机制提供数据支持。     

藏鸡与白羽肉鸡垂体转录组差异表达研究

试验旨在通过对藏鸡和白羽肉鸡垂体转录组测序和生物信息学分析,筛选出与鸡生长发育相关的差异表达基因（differentially expression genes,DEGs）及信号通路。本研究选用42日龄健康藏鸡和白羽肉鸡各3只,分别采集垂体组织利用Illumina HiSeq 2000平台进行转录组mRNA测序,对筛选到的DEGs筛选DEGs,GO和KEGG数据库功能注释和富集分析,实时荧光定量PCR验证随机挑选的DEGs表达水平。结果显示,藏鸡和白羽肉鸡分别获得126 094 302和125 666 442条clean reads。与白羽肉鸡相比,藏鸡垂体组织中共有DEGs 392个,其中196个为上调基因,196个为下调基因（P<0.05）,其中包括生长激素（GH）基因、生长激素释放激素受体（GHRHR）基因和胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1（IGF2BP1）基因。GO和KEGG富集分析发现,DEGs显著富集于细胞黏附分子信号通路和神经活性配体-受体相互作用信号通路等细胞通讯相关的信号通路,GH、GHRHR和IGF2BP1基因也显著富集于神经活性配体-受体相互作用信号通路。实时荧光定量PCR结果显示,转录组测序结果准确可靠。综上研究,本研究初步揭示了影响藏鸡和白羽肉鸡生长发育速度差异的关键候选基因和信号通路,为了解鸡垂体组织调节生长发育的分子机制提供了理论依据。     

胰岛素样生长因子结合蛋白3和胰岛素样生长因子结合蛋白5基因在内蒙古白绒山羊皮肤中的表达研究

本研究旨在探明胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor-binding protein,IGFBP)在内蒙古白绒山羊绒毛发育的不同生长阶段皮肤组织中的表达变化情况。试验采用实时荧光定量PCR技术,对内蒙古白绒山羊绒毛生长发育的各个时期皮肤中IGFBP-1~IGFBP-6基因的表达进行了测定,并通过埋植褪黑素组改变绒毛生长周期的研究,来鉴定IGFBP-1~IGFBP-6基因中高表达的结合蛋白的作用。结果表明,IGFBP-3和IGFBP-5在绒山羊绒毛生长发育的各个时期的皮肤组织中均有表达,但是IGFBP-5的表达相对于IGFBP-3的表达具有很强的规律性。结果提示,在内蒙古白绒山羊的绒毛发育过程中,IGFBP-5可能是一个主要的调控因子。     

内蒙古绒山羊褪黑激素受体1a基因外显子1 克隆及序列分析

参考GenBank上已发表的绵羊(登录号:15U14109)、人(登录号:U14108)、牛(登录号:U73327)、鼠(登录号:U52222)等物种褪黑激素受体(melatonin receptor 1a,MTNR1a)基因 cDNA序列设计引物,以内蒙古绒山羊基因组DNA为模板进行PCR扩增,得到257 bp的基因片段,将扩增产物进行克隆测序后与GenBank数据库进行序列同源性比较。结果表明,绒山羊MNTR1a基因外显子1序列与已发表的绵羊和牛该基因序列同源性分别为99%和96%,说明所得到的序列为绒山羊MNTR1a基因的外显子1序列。利用DNAStar软件分析,得到该基因序列的257个核苷酸。该序列包括5''UTR 23个核苷酸、翻译起始密码子ATG和N端78个氨基酸编码序列。     

基于RNA-Seq分析褪黑激素对绒山羊皮肤基因表达的影响

为了研究褪黑激素（melatonin,MT）对绒山羊皮肤毛囊基因表达的影响,筛选与皮肤毛囊发育相关的重要基因．选取处于皮肤毛囊发育生长起始点（5月）的内蒙古绒山羊罕山型个体6只,分别作为埋植组（皮下埋植MT,n=3）和对照组（不埋植MT,n=3）,以绒山羊个体皮肤组织为试验材料,对其进行RNA—Seq测序,利用生物信息学方法对转录组数据进行分析．在测序数据质量控制的基础上,对差异表达基因进行筛选、功能注释和富集分析。结果表明,共筛选获得了462个在埋植组与对照组中差异表达的基因,其中,上调表达208个,下调表达254个;KEGG富集性分析表明差异表达基因主要参与：代谢途径、不饱和脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢、癌症信号通路、鳞状细胞癌信号通路、黑色素合成、Wnt信号通路以及补体和凝血级联反应等,Wnt信号可能在褪黑激素调控皮肤毛囊发育中发挥重要作用．、研究结果为进一步阐明褪黑激素影响毛囊生长的分子机理提供了依据。     

山羊骨形态发生蛋白2基因外显子克隆及序列分析

设计4对引物,采用PCR-SSCP技术检测骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein 2,BMP2）基因外显子2、3在济宁青山羊、安哥拉、波尔、内蒙古绒山羊4个品种共191个个体中的单核苷酸多态性,分析该基因对济宁青山羊高繁殖力的影响,并对济宁青山羊BMP2基因2个外显子进行克隆测序。结果表明,4对引物的扩增片段在4个山羊品种中均无多态性;山羊扩增片段核苷酸和氨基酸序列与人、黑猩猩、牛、犬、大鼠、小鼠6个物种的同源性分别为86.5%～91.3%和88.8%～99%;与其他物种相比,山羊BMP2扩增片段推导氨基酸序列存在3处特有突变,分别是位于第131、353、365位的脯氨酸、缬氨酸、亮氨酸变为苏氨酸(P131T)、天冬氨酸(V353D)、脯氨酸(L365P)。可见,哺乳动物BMP2基因外显子2、3序列保守性强,该区域可能不是影响山羊高繁殖力的功能结构域。     

山羊BMP15基因FecX-L突变的检测

采用PCR-SSCP方法在高繁殖力山羊品种（济宁青山羊、波尔山羊和文登奶山羊）和低繁殖力山羊品种（内蒙古绒山羊、安哥拉山羊和辽宁绒山羊）中检测骨形态发生蛋白15(bone morphogenetic protein 15,BMP15)基因的FecX-L突变,同时研究该基因突变对济宁青山羊高繁殖力的影响。结果表明这6个山羊品种都没有发生与Lacaune绵羊相同的FecX-L突变（C53Y）。可见BMP15基因中影响Lacaune 绵羊高繁殖力的突变位点对济宁青山羊的高繁殖力没有显著影响。