转录组测序及其在牧草基因资源发掘中的应用前景

本研究概述了基于新一代高通量测序技术转录组测序的基本原理、实验流程、数据分析和目前的应用现状,并结合抗旱牧草转录组测序研究思路,展望了转录组测序可能对牧草种质资源基因发掘及其在牧草作物种质创新与品种设计育种中产生的影响。     

基于叶绿体trnL-F序列对广义披碱草属物种的系统进化研究

广义披碱草属包括了披碱草属、鹅观草属、猬草属、裂颖草属和仲彬草属。为深入研究这5个小麦族多年生属的系统地位、母本来源及St染色体组的来源和分化等问题,本研究根据叶绿体DNA trnL-F序列构建了系统树和网状结构图。结果表明,1)广义披碱草属物种的母本不完全来源于拟鹅观草属的St染色体组,其中黑药仲彬草和梭罗仲彬草的母本染色体组为P染色体组,Hystrix duthiei及长芒猬草的母本染色体组为Ns染色体组;2)系统树中反映了P、W和St染色体组之间具有较近的亲缘关系,它们与H和Ns染色体组的关系较远;3)仲彬草属中黑药仲彬草和梭罗仲彬草与冰草属的二倍体物种聚类在一起,表明黑药仲彬草和梭罗仲彬草与冰草属的关系较近;猬草属中猬草聚在St支中,而H. duthiei和长芒猬草包括在Ns支中,表明它们具有不同的染色体组组成;4)5个不同地理分布的具有St染色体组的拟鹅观草属二倍体物种没有形成一个单系组,表明St染色体组在二倍体物种中存在一定程度的分化;在异源多倍体物种中,其St染色体组的质体序列构成了不同的分支,表明St染色体组在多倍体物种中也具有分化;5)亚洲分布的拟鹅观草属二倍体物种可能参与了大部分欧亚物种的起源,北美分布物种的St染色体组可能来源于北美的拟鹅观草属物种;有些物种在多倍化起源过程中可能发生了重复杂交过程。     

基于RNA-seq技术筛选低钙培养奶牛乳腺上皮细胞差异表达基因

本研究拟利用转录组测序(RNA-seq)技术筛选低钙培养奶牛乳腺上皮细胞(CMEC)差异表达基因,为临床寻找更为准确、灵敏的奶牛低钙血症生物标志物提供方法与思路。利用RNA-seq技术对低钙组CMEC转录组测序,筛选8个差异表达基因进行定量反转录聚合酶连锁反应(qRT-PCR)验证测序结果准确性,对测序数据进行基因功能注释及通路富集分析。结果显示,2组分别得到63 910 842条和66 979 098条滤过读段,共计筛选116个差异表达显著性基因,其中上调基因52个,下调基因64个,并找到调节甲状腺素信号通路的KAT2A基因和参与甲状腺素合成的DUOXA2基因。利用qRT-PCR对测序结果中筛选的8个差异表达基因进行验证,其结果与RNA-seq结果大体一致。结果表明低钙环境影响CMEC基因表达,KAT2A和DUOXA2基因可能参与细胞钙调节。     

四氯化碳诱导慢性肝损伤模型小鼠的转录组学分析

为了研究小鼠慢性肝损伤发病过程中肝脏组织转录组学变化规律,试验将40只ICR小鼠随机均分为肝纤维化正常对照组(A-C组)、肝纤维化模型组(A-M组)、肝硬化正常对照组(B-C组)和肝硬化模型组(B-M组),其中A-M组和B-M组分别用四氯化碳(CCl₄)+橄榄油溶液连续灌胃7周和11周,A-C组和B-C组分别连续灌胃等量的橄榄油7周和11周,试验结束后采集小鼠血液,测定天冬氨酸氨基转移酶(AST)和丙氨酸氨基转移酶(ALT)活性,并取肝脏组织进行转录组测序,对转录组学分析存在显著差异的基因通过实时荧光定量PCR方法进行验证。结果表明：与A-C组小鼠相比,A-M组AST与ALT活性显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01),从肝脏组织中共检测到了1 109个差异基因,其中有956个上调基因,153个下调基因;与B-C组小鼠相比,B-M组AST与ALT活性均极显著升高(P<0.01),从肝脏组织中检测到509个差异基因,其中397个上调基因,112个下调基因;与B-M组相比,A-M组肝脏组织中检测到70个差异基因,其中有41个基因上调和29个基因...     

非靶向脂质组学探究花生四烯酸对奶牛乳腺上皮细胞的影响

为探讨外源性花生四烯酸(arachidonic acid, AA)对奶牛乳腺上皮细胞脂质代谢的影响,本试验采用超高效液相色谱-四级杆静电轨道阱质谱(ultra high performance liquid chromatography Q-exactive orbitrap mass spectrometry, UHPLC-QE-MS)的非靶向脂质组学技术,识别和量化AA处理奶牛正常乳腺上皮细胞后改变的内源性脂质代谢产物。通过非靶向脂质组学分析,共检测到1 145种脂质代谢物,涉及6个脂质类别,根据正交偏最小二乘判别分析(orthogonal-partial least squares-discriminant analysis, OPLS-DA)显示有10种脂质代谢物含量存在显著性差异。其中,AA处理组中AcylGlcADG(14:1/14:1/14:1)、GlcADG(18:2/22:2)、MAG(18:1)、PC(22:5/22:5)、PC(4:0/27:0)、PC(7:0/26:1)、PEtOH(16:0/16:1)、PEtOH(16:1/18:1)和TG(16:0/18:0...     

人工瘤胃模拟装置发酵内环境变化规律研究

为了解人工瘤胃模拟装置发酵内环境变化规律,将新鲜采集的牛瘤胃液按比例按比例加入到人工瘤胃模拟装置中,分组发酵培养6 h、12 h、18 h和24 h后,分别测定pH及发酵产气量,并提取不同培养时长瘤胃液样本总DNA,使用Miseq2×300 bp平台对样本16S rRNA基因V3～V4、18S rRNA基因V4区扩增产物测序,进行微生物宏基因组学分析。结果表明：随着发酵时间延长,瘤胃pH不断下降,发酵总产气量整体呈上升趋势,且12 h内呈现显著性变化(P<0.05);针对瘤胃发酵液中原核型微生物和真核型微生物类群进行的宏基因组测序结果分析表明,发酵培养12 h的样本中微生物物种丰度及群落多样性指数处于较高水平,与0 h发酵样本差异显著(P<0.05),且随培养时间延长,群落多样性整体呈下降趋势,普雷沃菌属的物种丰度最高,均毛属为瘤胃纤毛虫优势种属。值得注意的是,瘤胃液中尚存在许多未被鉴别分类,且相对丰度较高的微生物,需要进一步研究。     

转录组解析白三叶根际溶磷菌株RW8的解磷机制

采用转录组测序的方法分析了白三叶根际溶磷菌RW8在含有难溶磷(A组)、可溶磷(B组)与无磷(C组)培养条件下差异基因表达。以可溶磷为对照,在难溶磷条件下,分别检测到4782个基因在RW8中上调表达,447个基因下调表达;在无磷组中,共检测到3630个基因上调表达,209个基因下调表达。GO基因注释发现RW8在A组和C组中的差异基因聚类基本相同。生物学过程主要聚类在代谢过程、细胞过程、单细胞过程、刺激应答、定位以及生物反应调节;细胞组分主要聚类在细胞组分、细胞膜、膜组分与高分子配合体等;分子功能主要聚类在催化活性、结合功能与转运功能。代谢途径分析发现2-α-氧代羧、α-亚麻酸、五碳二元酸、脂肪酸、甘氨酸-丝氨酸-蛋氨酸以及缬氨酸-亮氨酸-异亮氨酸等代谢途径的基因显著被富集。挑选10个差异基因并用荧光定量检测其在A、B、C 3种不同培养条件下的基因表达,发现所有挑选基因的表达变化与转录组结果变化趋势相同。液相色谱检测有机酸组成及含量,发现在A组和C组中乳酸、琥珀酸与柠檬酸显著高于B组,富马酸与苹果酸的含量在C组中显著升高, A组与B组差异不显著;α-酮戊二酸的含量在A组中显著增高, B组和C组差异不显著。     

鸡染色体标本制备技术条件的优化

染色体是基因的载体，细胞的染色体数目和结构是重要的遗传学指标，基因定位的染色体原位杂交；染色体组型分析；受精过程中染色体的行为；核型观察等这些研究，制备染色体标本无疑是这些实验成功与否的先决条件。     

中国牦牛瘤胃纤毛虫原生动物区系与异地饲养对它的影响

本研究调查了在中国西藏、四川的牦牛和在内蒙古异地饲养的牦牛瘤胃纤毛虫种类和组成。调查结果 :鉴定出了12属36种18型瘤胃纤毛虫。在不同的牦牛饲养地区 ,牦牛瘤胃纤毛虫种类组成略有差别 ,西藏牦牛瘤胃纤毛虫种类组成最少 ,相比之下 ,在内蒙古异地饲养的牦牛瘤胃纤毛虫种类组成最多 ,并与当地饲养的牛的瘤胃纤毛虫种类组成相似。这表明牦牛瘤胃纤毛虫组成受到是否与牛在一起或是否在邻近地区饲养牛的影响 ,西藏牦牛和野牦牛的纤毛虫组成最相似。从所检测地区的牦牛瘤胃液中都鉴别出了内毛属(Entodinium)的一个新种 ,且有高出现率 ,被命名为Entodiniummonuon.sp.。没有从与内蒙古牦牛一起饲养的牛瘤胃液中发现此新种。各地区饲养的牦牛瘤胃纤毛虫属组成彼此相似 ,内毛属是最主要的属 ,占51.9 %～61.0 %。各地区饲养的宿主动物纤毛虫平均密度约为105/ml。     

细胞遗传学在我国牧草中的应用

细胞遗传学知识在牧草研究中已得到了广泛应用。通过研究，初步论述了一些高产优质牧草的远缘杂交、染色体核型分析、染色体组型分析、分子标记和无融合生殖方面的应用，在此基础上对我国牧草中细胞遗传学知识的发展前景作了展望，并提出了一些建议。