牦牛PRDX5基因的克隆测序及其在牦牛与犏牛睾丸中的表达差异

测定牦牛PRDX5基因序列,并比较其在牦牛和雄性不育犏牛睾丸组织中的表达差异,以探究该基因与犏牛雄性不育的关系。从牦牛睾丸组织中提取总RNA,采用RT-PCR技术克隆并测序获得牦牛PRDX5基因的c DNA序列;利用实时荧光定量RT-PCR技术检测该基因在牦牛与犏牛睾丸组织中的表达情况。结果表明:克隆获得的牦牛Prdx5序列长759 bp,包含长660 bp的CDS区,该序列与普通牛基因相差4个碱基,序列同源性为99.47%,相差的4个核苷酸导致推导的氨基酸序列存在3个氨基酸残基差异;Prdx5在牦牛和犏牛睾丸组织中均有表达,在牦牛睾丸组织中的表达量极显著高于犏牛(P0.01),是犏牛睾丸组织中表达量的6倍,提示Prdx5在犏牛睾丸组织中低水平表达可能与其雄性不育有关。     

牦牛和雄性不育犏牛睾丸中Prm1和Prm2基因表达

为探索牦牛(Bos grunniens)杂交后代(犏牛)雄性不育的分子机制,比较了牦牛及其杂交后代睾丸中两种精蛋白(Prm)基因的表达。从成年牦牛(n=13)和犏牛(n=7)睾丸中提取总RNA,定量PCR分析表明,犏牛睾丸中Prm1和Prm2基因的m RNA水平均极显著低于牦牛(P0.01),这将影响正常精子发生的过程,推测可能与犏牛雄性不育有一定关系。     

犏牛及其亲本睾丸组织中印记基因SNRPN DMR甲基化与mRNA表达差异研究

【目的】研究犏牛与黄牛、牦牛睾丸组织SNRPN基因DMR甲基化状态、mRNA表达水平的差异,为揭示犏牛雄性不育的表观遗传机制提供依据。【方法】根据黄牛SNRPN基因序列设计引物,通过克隆测序获得牦牛SNRPN基因5'端序列,采用亚硫酸氢钠测序法检测犏牛及其亲本睾丸组织中SNRPN基因5'端DMR的甲基化状态,并采用Real-time PCR检测犏牛及其亲本睾丸组织中SNRPN基因的表达水平。【结果】牦牛SNRPN基因5'端序列长为1137bp,与黄牛的同源性达98.2%;生物信息学分析发现含有YY1和SP1等甲基化敏感位点。犏牛SNRPN基因DMR的甲基化水平(42.22%)极显著高于黄牛(21.08%)和牦牛(20.81%)(P0.01)。黄牛和牦牛睾丸组织中SNRPN基因mRNA表达水平高于犏牛,但未达到显著水平(P0.05)。【结论】犏牛睾丸组织SNRPN基因DMR的甲基化水平极显著高于黄牛和牦牛,且mRNA表达水平低于黄牛和牦牛,说明犏牛SNRPN基因可能是通过DMR区的高甲基化抑制其mRNA表达来阻滞精子发生减数分裂过程。     

牦牛和犏牛睾丸中泛素结合酶基因Ube2n、泛素连接酶基因Trim36表达水平的比较

为探讨蛋白质泛素化与牦牛杂交后代睾丸精子发生异常的相关性,比较了参与泛素化的2种酶基因(泛素结合酶基因Ube2n、泛素连接酶基因Trim36)在成年牦牛和雄性不育犏牛睾丸中的mRNA水平。定量PCR分析显示,牦牛(n=9)睾丸中Ube2n、Trim36基因的mRNA水平分别显著、极显著高于犏牛(n=7),其中Trim36 mRNA水平相差10倍以上。研究结果提示,犏牛睾丸蛋白质泛素化水平明显下降,可能会影响精子发生过程中正常的蛋白质更新。     

牦牛和犏牛DDX25/GRTH基因序列及其在睾丸组织的表达水平

为了解DDX25基因的结构、功能及对犏牛雄性不育的影响。采用RT-PCR技术克隆获得牦牛和犏牛的DDX25基因,对核苷酸序列和氨基酸序列进行生物信息学分析,运用实时荧光定量PCR技术检测睾丸组织DDX25 mRNA的表达情况。结果表明,牦牛和犏牛DDX25基因编码区序列全长均为1 452bp,编码483个氨基酸,氨基酸存在19个磷酸化位点,无信号肽。牦牛睾丸组织DDX25基因表达水平显著高于犏牛,DDX25基因在犏牛睾丸组织的低表达与其雄性不育存在一定关系,该基因可作为研究犏牛雄性不育的候选基因。     

牦牛和雄性不育杂交后代睾丸组织差异表达核蛋白的双向电泳分析

研究比较牦牛(Bos grunniens)和犏牛睾丸核蛋白的表达差异,以探索公犏牛不育的分子机制。提取牦牛(n=4)和犏牛(n=4)睾丸的核蛋白,采用双向电泳分离后,对差异表达蛋白质点进行质谱鉴定。通过分辨率高、重复性好的睾丸组织核蛋白双向电泳图谱,检测出在牦牛和犏牛睾丸存在2倍及以上差异表达的蛋白点15个,通过MALDI-TOF-TOF质谱鉴定得到13种差异表达蛋白,大多数为核蛋白,在犏牛睾丸中表达显著下降,另外还包括4种核不均一蛋白(hnRNPs)。这些蛋白质参与精子发生、前体RNA加工和选择性剪接、基因表达调控等过程,其表达的改变可能与犏牛精子发生障碍有关。     

牦牛和犏牛Dmc1基因序列分析及睾丸组织转录水平研究

 【目的】研究牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、结构和睾丸组织mRNA表达水平,探讨Dmc1基因与犏牛雄性不育的关系,为揭示犏牛雄性不育的分子机理提供参考。【方法】通过PCR扩增和克隆测序获得牦牛和犏牛Dmc1基因部分cDNA序列,运用生物信息学方法分析牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、蛋白结构和进化关系,利用实时荧光定量PCR技术检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmc1基因mRNA表达水平。【结果】牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列全长均为1 023 bp,编码340个氨基酸,与黄牛Dmc1基因的同源性为100%,与哺乳纲其它物种的同源性在90%以上。牦牛和犏牛Dmc1蛋白含有RecA蛋白家族典型的第二结构域,且与人、鼠Dmc1蛋白结构域一致。系统发育分析显示牦牛、犏牛和黄牛首先聚为一类,后与家犬相聚;人、黑猩猩和猕猴聚为另一类,而与鸟纲动物相聚较远,与经典分类基本一致。定量结果显示犏牛睾丸组织Dmc1基因mRNA表达水平较低,与牦牛差异极显著(P＜0.01),且犏牛表现出来的减数分裂障碍表型与小鼠Dmc1基因突变或敲除的表型一致。【结论】根据生物信息学分析结果推测牛Dmc1蛋白与人、鼠一样,在精母细胞减数分裂同源重组过程中发挥着重要作用;Dmc1基因在牦牛和犏牛睾丸组织中的表达量差异极显著(P＜0.01),结合犏牛雄性减数分裂障碍表型,表明睾丸组织Dmc1基因可能与犏牛的雄性不育有一定的关系。     

犏牛、牦牛睾丸组织中Ghrelin 与GHSR 基因mRNA 表达水平研究

对犏牛、牦牛睾丸组织中生长素(Ghrelin)与生长激素促分泌素受体(GHSR)基因mRNA表达水平进行研究。运用荧光定量PCR方法,检测Ghrelin、GHSR基因在犏牛、牦牛睾丸组织中m RNA的表达水平差异,结果显示:在犏牛、牦牛睾丸组织中,Ghrelin基因m RNA相对表达量犏牛显著高于牦牛(分别为0.8177±0.0225、0.4656±0.0222,P0.05);GHSR基因mRNA相对表达量也是犏牛显著高于牦牛(分别为0.8622±0.0347、0.4722±0.0761,P0.05)。相对于牦牛睾丸组织,犏牛睾丸组织中Ghrelin与GHSR基因m RNA均高表达可能是犏牛雄性不育的原因之一。     

牦牛和犏牛Dmrt7基因序列分析及其 在睾丸组织中的表达水平

【目的】研究牦牛和犏牛Dmrt7基因编码区序列和编码蛋白的结构,以及在睾丸组织中mRNA及其蛋白表达水平,探讨Dmrt7与犏牛雄性不育的关系,为揭示犏牛雄性不育的分子机理提供依据。【方法】利用分子克隆技术获得牦牛和犏牛Dmrt7基因编码区序列,并采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的功能位点和二级结构等方面进行了预测和分析;通过半定量PCR技术检测Dmrt7基因mRNA在牦牛各组织器官中的表达水平;利用实时荧光定量PCR技术检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmrt7基因mRNA表达水平;并通过western blotting检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmrt7蛋白的表达水平。【结果】牦牛和犏牛Dmrt7基因cDNA序列一致,包含一个长度为1 113 bp的开放阅读框,编码370个氨基酸,具有完整的DM功能域,二级结构主要以无规则卷曲、α螺旋和延伸链为主。在牦牛各组织器官中,Dmrt7基因mRNA仅在睾丸组织中特异性表达。牦牛睾丸组织中Dmrt7mRNA和蛋白的表达水平极显著高于犏牛（P＜0.01）。【结论】牦牛睾丸组织中Dmrt7基因mRNA和蛋白表达水平明显高于犏牛,且Dmrt7蛋白表达水平与其mRNA表达水平相一致。     

b-Boule基因5′调控序列的克隆与睾丸组织DMR甲基化分析

 【目的】研究b-Boule基因5′调控序列的序列特征,以及牦牛、黄牛与犏牛睾丸组织b-Boule基因DMR甲基化状态的差异,为揭示b-Boule基因的表达调控和犏牛雄性不育的表观遗传机制提供依据。【方法】采用PCR扩增和克隆测序技术获得牦牛b-Boule基因5′调控序列,利用生物信息学方法分析b-Boule基因5′调控序列的序列特征,采用亚硫酸氢钠测序法检测牦牛、黄牛与犏牛睾丸组织中b-Boule基因DMR的甲基化状态。【结果】b-Boule基因5′调控序列长度为1 352 bp,核心启动子区含有SP1等甲基化敏感位点,5′端存在一个CpG岛。犏牛b-Boule基因DMR的甲基化水平（17.78%）高于牦牛（7.50%）和黄牛（6.94%）（P＜0.01）,特别是CpG位点33—35的甲基化水平差异更明显。【结论】犏牛b-Boule基因DMR的甲基化水平高于牦牛和黄牛,结合前期mRNA表达水平和组织学观察结果,认为DMR甲基化在b-Boule基因的表达调控中发挥关键作用,犏牛b-Boule基因可能是通过DMR区的高甲基化抑制其mRNA表达来阻滞精子发生减数分裂过程。     

b-Boule基因5′调控序列的克隆与睾丸组织DMR甲基化分析

【目的】研究b-Boule基因5′调控序列的序列特征,以及牦牛、黄牛与犏牛睾丸组织b-Boule基因DMR甲基化状态的差异,为揭示b-Boule基因的表达调控和犏牛雄性不育的表观遗传机制提供依据。【方法】采用PCR扩增和克隆测序技术获得牦牛b-Boule基因5′调控序列,利用生物信息学方法分析b-Boule基因5′调控序列的序列特征,采用亚硫酸氢钠测序法检测牦牛、黄牛与犏牛睾丸组织中b-Boule基因DMR的甲基化状态。【结果】b-Boule基因5′调控序列长度为1 352 bp,核心启动子区含有SP1等甲基化敏感位点,5′端存在一个CpG岛。犏牛b-Boule基因DMR的甲基化水平(17.78%)高于牦牛(7.50%)和黄牛(6.94%)(P<0.01),特别是CpG位点33—35的甲基化水平差异更明显。【结论】犏牛b-Boule基因DMR的甲基化水平高于牦牛和黄牛,结合前期mRNA表达水平和组织学观察结果,认为DMR甲基化在b-Boule基因的表达调控中发挥关键作用,犏牛b-Boule基因可能是通过DMR区的高甲基化抑制其mRNA表达来阻滞精子发生减数分裂过程。     

PLZF的克隆及其对犏牛未分化精原细胞的增殖作用

【目的】犏牛作为牦牛与黄牛的种间杂交产物,具有优良的生产性能,但其杂种优势的进一步应用却受限于犏牛雄性不育。通过克隆犏牛PLZF,明确其在犏牛和牦牛睾丸组织和未分化精原细胞中的差异表达,并进一步揭示过表达该基因对犏牛未分化精原细胞活性的影响。为阐明犏牛生精停滞的作用机制提供理论基础。【方法】以24月龄公麦洼牦牛和F1代公犏牛为实验动物,通过RT-PCR法克隆得到了犏牛PLZF的CDS序列,并进行了生物信息学分析;通过RT-qPCR法分析PLZF在犏牛和牦牛睾丸组织中的差异表达;采用同源重组的方法构建了PLZF的表达载体,并利用RT-qPCR检测了PLZF过表达效率及其下游靶基因的表达;通过PDT、CCK-8、EdU和免疫荧光检测了过表达PLZF对犏牛未分化精原细胞增殖活性的影响。【结果】克隆获得了犏牛PLZF的CDS区,并通过生物信息学分析发现该基因编码的蛋白序列不包含跨膜结构域和信号肽序列,其三级结构以α螺旋和无规卷曲为主。系统进化树分析表明犏牛PLZF与黄牛PLZF的亲缘关系更近。三级结构预测发现,虽然犏牛、牦牛和黄牛的PLZF蛋白三级结构高度相似,但牦牛PLZF蛋白在531—54...     

牦牛和犏牛睾丸组织DDX4基因mRNA表达水平 与启动子区甲基化

【目的】了解牦牛和犏牛睾丸组织中DDX4基因mRNA表达水平和启动子区甲基化状态。【方法】采用real-time PCR技术检测牦牛和犏牛睾丸组织DDX4基因mRNA表达水平,采用克隆测序技术获得牦牛和犏牛DDX4基因启动子区序列,采用亚硫酸氢钠测序法检测牦牛和犏牛睾丸组织中DDX4基因启动子区甲基化状态。【结果】牦牛睾丸组织中DDX4基因mRNA表达水平极显著高于犏牛（P＜0.01）;牦牛和犏牛DDX4基因启动子区1 370 bp,含有核心启动子区（251 bp）和CpG岛（918 bp）。犏牛睾丸组织中DDX4基因启动子区甲基化水平（86.5%）极显著高于牦牛（67.0%）（P＜0.01）。【结论】牦牛睾丸组织DDX4基因表达水平极显著高于犏牛,获得了牦牛和犏牛DDX4基因启动子区序列,且犏牛睾丸组织中DDX4基因启动子区甲基化水平极显著高于牦牛（P＜0.01）。     

黄牛、牦牛和犏牛睾丸组织Dazl基因实时荧光定量PCR检测方法的建立

为了检测黄牛、牦牛和犏牛睾丸组织Dazl基因mRNA表达水平。利用GenBank中牛Dazl mRNA序列,在其保守区设计并合成特异性引物,以牛肌动蛋白基因(β-actin)为内参,建立实时荧光定量PCR方法。结果表明,在100～10-6 7个拷贝量重组质粒稀释范围内,Dazl和β-actin基因的Ct值与重组质粒的含量均呈良好的线性关系,相关系数均大于0.999。熔解曲线产物为特异的单峰,具有较高的灵敏度和特异性。Dazl基因重组质粒最小检出含量达到10拷贝/μL,批内变异系数保持在1.351%以内,批间变异系数保持在3.217%以内,重复性较好。Dazl基因的mRNA表达量在犏牛睾丸组织中最低,这一分布可能与犏牛精子发生过程中减数分裂调控作用相关。     

BMP4在牦牛和犏牛睾丸组织及支持细胞中的差异表达分析

【目的】从牦牛和犏牛睾丸组织中分离培养支持细胞，检测骨形态发生蛋白4基因（BMP4）及其受体基因在牦牛、犏牛睾丸组织及支持细胞中的表达情况，为深入研究BMP4对犏牛精子发生过程的作用提供理论基础。【方法】采集12月龄牦牛和犏牛睾丸组织，使用Trizol法提取各睾丸组织总RNA，利用RT-PCR技术检测BMP4及其受体基因（骨形态发生蛋白受体1B型(ALK6)、骨形态发生蛋白受体2型(BMPR2)、激活素A受体2A型(ACVR2A)、激活素A受体2B型(ACVR2B)）的mRNA表达水平。通过两步酶法消化睾丸组织制备细胞悬液，经差速贴壁、饥饿处理和胰酶消化分离纯化牦牛和犏牛睾丸支持细胞。采用HE染色、油红O染色、碱性磷酸酶（ALP）染色、免疫荧光染色鉴定支持细胞，用Trizol法提取细胞总RNA，RT-PCR检测支持细胞、生精细胞、间质细胞、类肌细胞标志基因和BMP4及其受体基因的mRNA表达水平。采用实时荧光定量PCR检测BMP4及其受体基因在牦牛和犏牛睾丸支持细胞中的差异表达情况。【结果】HE染色结果显示，第3代（F₃）支持细胞呈长条形或梭形。油红O染色结果显示，体外培养的细胞胞质中有明显脂滴积累，且在细胞核内可观察到支持细胞特有的双极小体结构。ALP染色结果显示，细胞不着色。免疫荧光染色结果显示，支持细胞标志蛋白GATA 结合蛋白4(GATA4）呈阳性表达。RT-PCR检测结果显示，支持细胞标志基因BMP4、SRY-box转录因子9基因（SOX9）、波形蛋白基因(Vimentin)、Wilm肿瘤抑制基因(WT1)、FAS细胞表面死亡受体基因(FAS）和胶质细胞源性神经营养因子基因(GDNF)存在明显表达，而生精细胞标志基因出局区解旋酶4(DDX4)和类肌细胞标志基因半胱氨酸的血管生成诱导剂61(CYR61)无明显表达，间质细胞标志基因细胞色素P450家族11亚家族A成员1(CYP11A1)则有少量表达。BMP4在牦牛和犏牛睾丸支持细胞中都有表达，且在牦牛支持细胞中的表达量显著高于犏牛支持细胞，而其受体基因ALK6、BMPR2、ACVR2A和ACVR2B在牦牛支持细胞中的表达量显著或极显著低于犏牛支持细胞。【结论】从牦牛和犏牛睾丸组织中分离获得支持细胞，BMP4在牦牛支持细胞中表达量较高，暗示BMP4对犏牛精子发生具有潜在调控作用。     

黄牛、牦牛和犏牛b-Sycp2基因的克隆 与睾丸组织mRNA的表达水平

【目的】克隆黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因序列,了解牛Sycp2基因序列特征和组织表达特征,分析睾丸组织中Sycp2基因的表达水平。【方法】采用电子克隆和克隆测序技术获得黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因序列,利用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-PCR分析牛Sycp2基因的组织表达特征;采用real-time PCR技术检测黄牛、牦牛和犏牛睾丸组织Sycp2基因的表达水平。【结果】①黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因编码区序列全长均为4 365 bp,命名为b-Sycp2,编码蛋白含有1 454个氨基酸残基,并包含卷曲螺旋结构域等典型结构域;②b-Sycp2基因在睾丸组织中特异表达,黄牛和牦牛睾丸组织中b-Sycp2基因的表达水平显著高于犏牛（P＜0.05）。【结论】成功克隆了b-Sycp2基因,b-Sycp2基因为睾丸组织的特异表达基因,且黄牛和牦牛睾丸组织b-Sycp2基因表达水平显著高于犏牛。     

牦牛基因组和转录组研究进展

为了解牦牛基因组和转录组研究现状,以"牦牛、基因组、转录组和高通量测序"为关键词,对2012—2018年的研究进展进行文献检索。研究发现:在牦牛基因组研究方面,已有研究对牦牛基因组进行了首次测序和重测序分析,构建了基因组"草图"和变异图谱,比较了家、野牦牛及与其他物种间全基因组水平上的异同,阐释了牦牛高原适应的遗传学机制,探究了牦牛的驯化和群体历史发展动态,初步揭示了牦牛与普通牛种间杂交渐渗状况,并对部分性状(如角、多肋性状)进行了全基因组关联分析和遗传机理揭示;在牦牛转录组研究方面,已有研究对牦牛睾丸、卵巢、心脏等多个组织器官及不同发育阶段的卵母细胞和胚胎细胞进行了转录组分析,发掘出一批潜在的与牦牛经济性状及一些生物学变化相关的差异表达基因。为推动牦牛分子育种进程,应进一步利用高通量测序技术获得牦牛大数据,继续完善牦牛全基因组结构。     

牦牛和犏牛MEISETZ基因克隆及生物信息学分析

为探讨MEISETZ基因与犏牛雄性不育可能性关系,克隆测序牦牛、犏牛MEISETZ基因CDS区,运用生物信息学软件对其编码区作序列分析、蛋白结构与功能预测。结果表明,牦牛、犏牛MEISETZ基因CDS区长度均为688 bp,编码222个氨基酸残基;牦牛、犏牛MEISETZ蛋白均为偏碱性蛋白,不稳定指数高于阈值,蛋白结构不稳定,均无跨膜结构域,无信号肽,属非分泌型蛋白,二三级结构均以无规卷曲为主,均含有SET超家族结构域。系统进化分析显示,犏牛与牦牛聚为一类,亲缘关系最密切,序列高度保守。牦牛与犏牛核苷酸序列相比,共有4处发生碱基变异,相似性为99.4%;牦牛MEISETZ蛋白氨基酸序列与犏牛相比,144位(A→G)、204位(P→Q)2个位点发生变异,同源性为99.1%,研究为牦牛、犏牛MEISETZ基因结构与功能特别是犏牛雄性不育后续研究提供基础数据。     

不同繁殖季节牦牛睾丸组织VEGF及其受体分布比较

【目的】探索VEGF及其受体(VEGFR2)在繁殖期和繁殖间期成年牦牛睾丸组织中的分布特点并进行比较分析.【方法】应用免疫组织化学SP法检测VEGF及其受体(VEGFR2)分布特征并通过IPP图像分析软件进行定量统计.【结果】免疫组织化学显示,成年牦牛睾丸中,VEGF表达于各级生精细胞以及Sertoli细胞和Leydig细胞,强表达于长形精子,小血管内皮细胞见强阳性表达,肌样细胞未见表达;其受体VEGFR2表达于各级生精细胞及Sertoli细胞,且Leydig细胞内强表达,小血管弱表达;性成熟牦牛睾丸组织中VEGF和VEGFR2的表达繁殖期高于繁殖间期,但无显著统计学差异(P0.05).【结论】VEGF及其受体在性成熟牦牛睾丸组织中表达丰富,表明其参与精子发生及局部微环境的调节,不同繁殖期有一定的表达差异,提示其表达与牦牛发情活动密切相关.     

高低精子活力的鸡睾丸和附睾转录组系统分析

为探究精子活力与睾丸和附睾组织对种公鸡基因表达的影响,本研究选取精子活力存在显著差异的海兰褐种公鸡8只(高活力4只,低活力4只),屠宰后采集其睾丸和附睾组织进行转录组测序。利用DESeq2的双因素模块筛选不同精子活力组间和不同组织间的差异表达基因,并进行功能富集分析。结果表明：1)2个组织高精子活力和低精子活力组间的差异表达基因有112个;在高精子活力组高表达的基因有32个,低精子活力组高表达的基因有80个。高低精子活力间差异表达基因显著富集于细胞因子-细胞因子受体相互作用、产生IgA的肠道免疫网络和甘油磷脂代谢3条通路,其中CTRP3、TDRD5、KATNAL2、SOCS3和CSF3等差异表达基因可能是调控鸡精子活力的重要基因。2)睾丸和附睾组织间鉴定出9 212个差异表达基因,在睾丸组织高表达的基因有5 206个,在附睾组织中高表达的基因有4 006个。睾丸特异性高表达基因显著富集在细胞周期、细胞核质转运、减数分裂和甘油磷脂代谢等8条通路,其中YTHDC2、MEIG1、GTSF1、JAM3和SFMBT1等差异表达基因在精子发生过程中发挥着重要作用。在附睾组织高表达的基因参与了MAP...