Genetic Engineering Approaches to Pig Production*

Modern biotechnology promises a number of new applications in animal breeding and production. Although conventional pig breeding has achieved a high level of efficiency and productivity numerous problems have been encountered with animal health and the loss of meat quality. Selection based on phenotypic performance data of individual animals does not take into account the importance of specific genes and their relevance within a complex regulatory system. In most cases it is therefore difficult to trace back the genetic origins of clinically important disorders. The application of genetic engineering techniques in pig production will facilitate diagnosis, improvement of productivity, and animal health by allowing direct genetic manipulation. Attention must be focussed on the physical and genetic analysis of the procine genome. The isolation and characterisation of genes, DNA-markers, polymorphic DNA-fragments, and their chromosomal assignment will be important prerequisites and tools for the elucidation of genetic disorders. Especially the detection of heterozygous carriers of recessive disorders and their elimination from the breeding stock will increase selection accuracy and decrease the generation intervals. But also the rapid and simple detection of infectious diseases, which is sometimes difficult if not impossible at present, will improve animal health and welfare. Although the production of transgenic animals either by DNA-microinjection into zygotes or the use of embryonal stem cells manipulated in vitro is less straightforward than DNA-based diagnosis it will play an important role in the direct manipulation of the porcine genome and genes. Breeding programmes including the use of transgenic livestock have already been developed. There is no doubt that genetic engineering has reached a degree of practical feasibility, allowing it to play an important role in pig breeding in particular and animal production in general.     

大白菜细胞核雄性不育基因向自交系97A407的转育

根据复等位基因遗传假说 ,利用大白菜核不育系 9810 9和已知基因型的甲型两用系可育株 99135 2作为不育源 ,以大白菜自交系 97A40 7为目标亲本 ,经过 5个世代的转育 ,获得了具有 97A40 7遗传基因型的新甲型两用系、临时保持系和雄性不育系。     

猪胸膜肺炎放线杆菌外膜蛋白(OMP)5′末端保守区基因的克隆、表达及其免疫活性研究

以猪胸膜肺炎放线杆菌血清7型25-4株基因组DNA为模板,PCR方法扩增外膜蛋白(OMP)5′末端保守区基因片段(OMPc),酶切及核苷酸序列分析鉴定后,与原核表达载体质粒pGEX-6P-1进行连接,构建成重组表达载体pGEX-OM-Pc,转入大肠杆菌BL21中,以IPTG进行诱导,SDS-PAGE电泳分析发现,转化了重组质粒的菌株所表达的融合蛋白相对分子量为34 kD,与实际预测相符,命名为GST-OMPc.GST亲和层析柱进行纯化,ELISA方法对纯化蛋白进行检测.结果表明:纯化蛋白GST-OMPc能够与兔抗猪胸膜肺炎放线杆菌血清7型的阳性血清反应.OMPc蛋白的成功表达为其功能的研究打下基础.     

基于COI基因构建西北太平洋常见鱼类DNA条形码参考数据库

西北太平洋以其独特的地理位置和复杂的海洋环境,孕育了极为丰富的渔业资源,成为全球海洋生物多样性保护和渔业资源管理的热点区域。为了更有效地进行鱼类种类识别和多样性的调查,本研究建立了西北太平洋常见鱼类DNA条形码本地数据库。基于线粒体COI基因,对2023年6-8月在西北太平洋海域所采集的307份样品进行扩增和测序,共获得7目13科20属25种鱼类的COI基因序列。77.96%的COI序列在公共数据库中都能比对到高相似度序列。种间平均遗传距离为0.233,种内平均遗传距离为0.003,种间遗传距离是种内遗传距离的77.67倍,且能够形成明显的条形码间隙,不存在物种区分困难的现象。基于COI基因序列构建的系统发育树显示,同一属的鱼类首先聚为一支,随后与同一科的鱼类聚为一支,最后,同目不同科的鱼类聚为一支。综上所述,COI基因具有物种特异性,能够有效的区分西北太平洋常见鱼类物种,本数据库的初步建立,有利于后期利用环境DNA技术进行西北太平洋鱼类多样性的监测和调查,为西北太平洋海域生物多样性保护、资源管理和种群动态监测提供了技术支持。     

抗菌肽的研究与应用

抗菌肽具有分子量小、热稳定性好、无免疫原性、抗菌谱广等特点;并且,抗菌肽对畜禽具有促生长、保健和治疗疾病等功效;具有无毒副作用、无残留、无致细菌的耐药性等特性;在动物养殖和提高畜产品品质方面,抗菌肽也具有重要的潜在应用价值。文章结合当今抗菌肽的研究现状和发展前景,对抗菌肽的分类、抗菌机理、应用状况等进行了综述。     

绿鳍马面鲀雌雄性腺转录组比较分析

为探明绿鳍马面鲀(Thamnaconus septentrionalis)性腺发育相关基因表达特征,优化亲本生殖调控技术,本研究对绿鳍马面鲀雌雄亲体的精巢和卵巢进行了转录组测序分析,经de novo拼装,最终获得119 219个单基因(unigene),N50长度为1 255 bp。在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO及KOG数据库分别注释到24 009、35 057、18 453、26 971、30 294、11 420和21 613个unigene。绿鳍马面鲀精巢和卵巢转录组中存在18 954个差异表达基因(DEG),相对于精巢,在卵巢中上调表达的基因有11 265个,下调表达的有7 689个。选取bmp2、sox3、figla、hsd17b1、cyp19a、cyp17、foxl2、star和amh 9个DEGs进行实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证,结果显示,qRT-PCR结果与RNA-Seq分析相一致。GO和KEGG富集结果分析发现,amh、cyp17和star可能在绿鳍马面鲀雄性精子发生过程中起关键作用;bmp2、foxl2、cyp19a、figla和hsd17b1在雌性卵子发生和卵巢类固醇生成过程中发挥重要作用。本研究通过比较绿鳍马面鲀精巢和卵巢的转录组表达差异,初步阐明了精巢和卵巢的基因表达特征,为进一步研究绿鳍马面鲀的性腺发育机制奠定了基础。     

高粱炭疽病研究进展

高粱作为中国主要的酿造原料之一,在国民经济发展中占据重要地位。高粱炭疽病是高粱的主要病害之一,在整个生育期中均可发病,且在温暖湿润的热带和亚热带栽种地区更易发生和流行,不仅影响植株的正常生长,严重时会引起产量的大幅下降和籽粒品质的劣变。多年来,高粱病理学家和育种家对高粱炭疽病病原菌菌株分离、病害发生流行规律、发生原因、寄主抗性利用和抗炭疽病基因定位等方面进行了广泛的研究,取得了一些进展。这些研究为炭疽病的生化防控以及培育抗炭疽病品种奠定了基础。开展高粱炭疽病研究,发掘更丰富多样的优异抗性种质资源,减少农药使用,不仅可以满足中国高粱产业对天然有机高粱原料的巨大需求,还可以推动高粱生产向高产优质转变。对高粱炭疽病的分布和发病症状、炭疽病病原菌侵染机理、病害发生流行规律及流行原因、抗性资源鉴定和高粱抗炭疽病基因定位的相关研究进展进行了综合分析和论述,以期从分子水平上更好地认识高粱与炭疽病病原菌之间的相互作用,为高粱炭疽病研究提供参考。     

洋葱AcSCL4的克隆及其功能分析

【目的】初步探讨AcSCL4在洋葱成花中的功能,为解析洋葱成花分子调控机制提供理论基础。【方法】以长日生态型洋葱品系SB2为试验材料,根据已有的洋葱转录组数据,通过qRT-PCR筛选目的基因AcSCL4后进行基因克隆,并对其进行生物信息学分析;构建AcSCL4基因的过表达载体pB221-3300-AcSCL4并转化农杆菌,采用花序浸染法浸染拟南芥,并对T₃代纯系转基因植株进行表型分析和开花相关基因表达量分析。【结果】洋葱AcSCL4基因CDS长1 515 bp,编码504个氨基酸;AcSCL4蛋白N端高度变异,C端有GRAS结构域。聚类分析发现,AcSCL4与石刁柏和棉花的SCL4蛋白亲缘关系较近。与野生型拟南芥相比,AcSCL4过表达植株表现晚花表型。荧光定量PCR结果表明,与野生型拟南芥相比,AcSCL4过表达植株开花调控基因CO和FT的表达量极显著下降。【结论】AcSCL4通过调控CO及FT基因表达来抑制洋葱开花。     

牦牛MYL3基因的克隆及组织表达分析

【目的】研究牦牛MYL3基因的结构和表达特征,探究其生物学功能及影响牦牛肌肉生长发育的机制。【方法】以美仁牦牛cDNA为模板,PCR扩增MYL3基因编码区序列(CDS),利用MEGA11软件构建系统进化树,利用生物信息学软件对其编码蛋白进行分析。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测MYL3基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏（参照）、睾丸、肌肉和脂肪组织中的相对表达量。【结果】牦牛MYL3基因CDS区长600 bp,共编码199个氨基酸,存在1个碱基突变位点,位于第165位(A>T)。系统进化分析结果显示,牦牛与普通牛的亲缘关系最近,与单峰驼的亲缘关系最远。生物信息学分析结果显示,牦牛MYL3蛋白为不稳定的亲水性蛋白,无信号肽,不存在跨膜结构,主要存在于细胞质内,有8个磷酸化位点和2个N 糖基化位点,蛋白的二级结构以α-螺旋为主,主要与调控肌肉生长发育的相关蛋白相互作用。RT-qPCR结果表明,MYL3基因在心脏中的表达量最高,极显著高于其他组织;肌肉中次之,与除心脏外的其他组织存在极显著差异。【结论】MYL3基因可能与牦牛心脏发育有关,对肌肉的生长发育和肉质有一定影响。     

瓠瓜KNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

【目的】 探明瓠瓜KNOX基因家族特征,在瓠瓜全基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定和分析,研究其组织表达模式。【方法】利用生物信息学方法,对瓠瓜KNOX家族基因成员进行鉴定、编码蛋白理化性质分析及家族成员结构域和保守基序分析,利用MEGA 5.05软件构建系统进化树,采用实时荧光定量PCR技术,分析KNOX基因在瓠瓜不同组织（根、茎、叶、花、果实）中的表达情况。【结果】鉴定到12个瓠瓜KNOX家族基因,这些基因分布在6条染色体上,且均定位于细胞核。大多数瓠瓜KNOX家族蛋白含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域KNOX1、KNOX2、ELK 和Homeobox_KN。系统进化分析将瓠瓜KNOX基因分为KNOX Class Ⅰ和KNOX Class Ⅱ 2大类群,2个类群又可进一步分为5个分支,其中Class Ⅰ-C为瓠瓜特有的进化分支。KNOX基因启动子区有多个激素响应元件和植物生长相关元件。组织表达分析发现,瓠瓜KNOX基因具有不同的表达模式,KNOX Class Ⅰ类基因表达具有组织特异性,在根、茎和果实中表达量较高,在其余组织中表达量较低或不表达,其中Lsi04G014450在根和茎中表达量最高,Lsi11G006380在果实中表达量最高;KNOX Class Ⅱ类基因在所有组织中均有较高表达。【结论】瓠瓜KNOX基因家族有12个成员,分布于6条染色体上,在进化关系上可分为5组,具有瓠瓜特有的进化分支,在不同组织中的表达具有特异性。