犏牛和牦牛ESCO2基因的序列特征及其在睾丸中的表达对比分析

旨在克隆犏牛和牦牛姐妹染色单体内聚建立蛋白2（establishment of sister chromatid cohesion N-acetyltransferase 2,ESCO2）基因,并分析其在不同发育阶段睾丸中的表达与定位,为进一步解析ESCO2在减数分裂过程中的作用机制提供理论依据。本研究以健康雄性犏牛及牦牛为试验动物,根据年龄分为胎牛组（5~6月龄）、幼年组（1~2岁）和成年组（3~4岁）,每组各3头。通过RT-PCR技术克隆犏牛和牦牛ESCO2基因并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR （quantitative real-time PCR,qRT-PCR）检测ESCO2基因在犏牛不同组织中的表达谱,比较分析ESCO2在犏牛和牦牛不同时期睾丸中的表达规律,利用免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）技术检测ESCO2蛋白的细胞定位和表达差异。结果显示,犏牛ESCO2基因（GenBank登录号：MW198470） CDS区为1 833 bp,编码610个氨基酸,与牦牛相比,犏牛ESCO2序列第301~319位多19个氨基酸,另有3个氨基酸突变;犏牛ESCO2蛋白序列与黄牛的同源性高于其他哺乳动物;ESCO2可能与SMC3、SMC1A、PDS5A、PDS5B、STAG2等蛋白相互作用,互作蛋白功能与姐妹染色单体凝聚、减数分裂细胞周期、DNA修复、细胞分裂和染色体重构等生物学过程相关。ESCO2在犏牛各组织中均有表达,但在睾丸中的相对表达水平显著高于其它组织（P<0.05）;在犏牛睾丸中的表达随年龄增长呈上升趋势,幼年和成年时期犏牛睾丸中ESCO2的表达显著低于同时期牦牛（P<0.05）;IHC染色结果发现,雄性犏牛减数分裂阻滞于初级精母细胞,ESCO2蛋白在犏牛初级精母细胞中无表达并与牦牛存在差异。本研究结果表明,犏牛与牦牛的ESCO2基因、蛋白序列差异较大,且在睾丸发育过程中的表达模式差异显著,这可能是引起雄性犏牛减数分裂阻滞及不育的原因之一,其具体作用机制有待进一步研究。     

犬瘟热病毒YD株的分离鉴定及其H基因序列分析

从疑似犬瘟热(CD)病犬的脏器中分离到1株病毒,经间接免疫荧光试验、RT-PCR鉴定、红细胞凝集试验和对不同动物致病性试验,证实该病毒为犬瘟热病毒(CDV)强毒株,命名为CDV YD株。对H基因序列的测定和分析表明,YD株H基因与国内强毒株更接近,核苷酸同源性为98.4%~99.7%,氨基酸同源性为97.8%~99.7%,而与疫苗株核苷酸同源性较远为91.2%~91.5%,氨基酸同源性为90.3%~91.2%。推导的H蛋白氨基酸序列中有9个潜在的N连接糖基化位点(N-X-S/T),可能与病毒体外复制和中和抗体有关,另外有12个保守的半胱氨酸(Cys)残基,对H蛋白二级结构起重要作用;根据H基因核苷酸序列绘制的进化树表明,CDV YD株属于国内流行基因型:Asia-1型。该研究为了解当前中国CDV流行变异情况和犬瘟热疫苗的研发提供了数据。     

法氏囊活性肽BP7调节鸡未成熟B细胞的基因表达谱及功能分析

试验旨在探索法氏囊活性肽BP7调节鸡未成熟B细胞的分子基础。利用BP7刺激禽前B淋巴细胞DT40细胞,采用荧光定量PCR(qPCR)检测IgM的mRNA水平,并采用基因芯片分析基因表达谱及其生物学功能。结果显示,BP7刺激的DT40细胞产生IgM的mRNA水平明显升高。基因芯片分析发现,BP7处理的DT40细胞中共有1345个差异表达基因。通路分析发现,BP7诱导DT40细胞的差异表达基因涉及17条通路,包括受体互作、信号通路、代谢和蛋白质分解相关通路等。通路网络分析发现,细胞因子-细胞因子受体互作是BP7刺激后DT40细胞相关途径中的关键通路。基因本体论(GO)功能分析发现,BP7刺激DT40细胞中涉及的免疫相关功能主要包括免疫应答、免疫应答信号、Th1型免疫应答、细胞因子的产生和调节及其受体活性等方面。该研究阐述了法氏囊活性肽BP7调节禽未成熟B细胞的分子基础,为进一步研究法氏囊活性肽调控B细胞分化的分子机制提供了新的数据。     

Carrier rate of the c.235G>C mutation in the bovine isoleucyl-tRNA synthetase (IARS) gene of Japanese Black cows at Kagoshima prefecture, Japan,and analysis of the metabolic profiling and reproductive performance of heterozygous cows

Bovine isoleucyl-tRNA synthetase (IARS) disorder, a major cause of weak calf syndrome, is caused by a homozygous missense (c.235G>C) mutation in the bovine IARS gene of Japanese Black (JB) cattle, which was identified in 2013. However, the extent to which the carrier rate has changed at Kagoshima prefecture, Japan, and whether the carrier status is associated with any clinical or reproductive problems, have yet to be ascertained. In this study, using a real-time polymerase chain reaction-based genotyping assay, we determined the carrier rate in a regional JB cow population at Kagoshima prefecture. Comparative analyses were performed on the metabolic profile test (MPT) results and reproductive performance data obtained for heterozygous carrier and homozygous wild-type cows. In 2009 and 2018, DNA samples were collected from 130 and 462 clinically healthy JB cows, respectively, in Kagoshima prefecture. MPT results and reproductive performance data were evaluated for 62 cows, comprising four heterozygous carriers and 58 wild-type cows. Genotyping revealed that the carrier rate was 6.9% in 2009 and 1.5% in 2018, the difference of which was statistically significant (P<0.005). There were no statistically significant differences between the carrier and wild-type cows with respect to either MPT results or reproductive performance, indicating that the carrier cows have necessary IARS activity to maintain minimal health and reproductive potential.     

Developmental competence of heat stressed oocytes from Holstein and Limousine cows matured in vitro

The negative effects of heat stress on dairy cattle's fertility have been extensively studied, but the relevant knowledge for beef cattle is rather limited. The aims of this study were to investigate the effects of HS during in vitro maturation on the developmental potential of oocytes derived from Limousine and Holstein cows and to estimate the effect of the differential gene expression of important genes in oocytes, cumulus cells and blastocysts in the growth competence between the breeds. In seven replicates, cumulus oocyte complexes from Holstein and Limousine cows were matured for 24 hr at 39°C (controls C; Hol_39, Lim_39) or at 41°C from hour 2 to hour 8 of IVM (treated T; Hol_41, Lim_41), fertilized, and presumptive zygotes were cultured for 9 days at 39°C. Cleavage and embryo formation rates were evaluated 48 hr post-insemination and on days 7, 8 and 9, respectively. From all groups, subsets of cumulus cells, oocytes and blastocysts were analysed for the relative expression of genes related to metabolism, stress, apoptosis and placentation. No difference was detected in cleavage rate or in blastocyst formation rate among the control groups. In both breeds, heat stress reduced blastocyst yield, but at all days the suppression was higher in Limousines. In Holsteins, altered gene expression was detected in cumulus cells (G6PD, GLUT1) and blastocysts (PLAC8), while in Limousines, differences were found in oocytes (G6PD, HSP90AA1), in cumulus cells (CPT1B, HSP90AA1, SOD2) and blastocysts (DNMT, HSP90AA1, SOD2). It appears that Holstein COCs are more tolerant than Limousine COCs, possibly due to compulsory, production driven selection.     

一株重组类NADC30猪繁殖与呼吸综合征病毒的分离鉴定及基因组分析

为分离上海地区猪繁殖与呼吸综征病毒（PRRSV）并分析其分子遗传进化关系,对来自该地区某猪场疑似PRRSV感染病猪的2份肺样进行RT-PCR检测,阳性样品接种猪肺泡巨噬细胞(PAMs),将盲传3代后出现细胞病变的PAMs经间接免疫荧光鉴定,通过RT-PCR扩增分离株全基因组序列,测序后与GenBank登录的参考株全基因组序列进行同源性及遗传进化分析,分析了分离株Nsp2、GP5氨基酸序列的遗传进化关系,并对分离株做了重组分析和细胞嗜性试验。结果显示,成功分离出1株PRRSV,命名为SH2019,其全基因组开放阅读框大小为14677 bp,分离株与NADC30的核苷酸同源性最高,属于目前流行于中国的类NADC30 PRRSV,其Nsp2存在131个氨基酸缺失的分子特征;分离株是以谱系1毒株为主要亲本,以谱系3、谱系5或谱系8毒株为次要亲本,在12601~12901 nt(ORF2~ORF4)发生了基因重组的重组毒株,分离株不能感染Marc-145细胞。本研究分离鉴定一株重组类NADC30 PRRSV,可为该地区猪繁殖与呼吸综合征的防控提供参考。     

不同水分环境下玉米叶面积QTL定位及候选基因分析

玉米叶面积的大小及分布特征不仅影响其光合效率、蒸腾速率,而且与其耐旱性、耐密性、抗倒伏性及产量形成紧密相关。深入剖析不同水旱环境下玉米不同生育时期不同叶位叶面积的分子遗传机理对玉米耐旱高产新品种的选育具有重要意义。本研究以构建的2套F_2∶3群体为试材,在8种水分环境下,采用复合区间作图法（CIM）和基于混合线性模型的复合区间作图法（MCIM）对玉米相应叶（V₁₈时期第10片叶、R₁时期穗三叶）叶面积进行单环境和多环境联合QTL分析;参考玉米基因组B73 RefGen_v3挖掘稳定表达的QTLs （sQTLs）区间内的候选基因,并对其进行功能分析。结果表明,采用CIM法,单环境下2个生育时期2套F_2∶3群体间总共定位到了7个玉米相应叶叶面积QTLs,主要受显性（81.0%）、部分显性（14.3%）和超显性（4.7%）等遗传效应的调控,其中在干旱环境下定位到了5个QTLs。采用MCIM法,在2套F_2∶3群体间总共检测到6个相应叶叶面积的联合QTLs,其中1个表现为显著的QTL与环境的互作（QTL×E, Bin 2.08~2.09）,1对QTLs （Bin 1.08~1.10与 Bin 2.08~2.09）参与了显著的加性与加性（AA）上位性互作。结合CIM和MCIM法进一步分析在2套F_2∶3群体间检测到了6个sQTLs,其分别位于Bin 1.08~1.10、Bin 2.08~2.09、Bin 4.08~4.09、Bin 6.05、Bin 8.03和Bin 10.03处,并在这些sQTLs区间内确定了12个玉米叶发育相关候选基因。采用生物信息学,总共收集了75个玉米叶发育相关候选基因,通过系统进化树分析表明,这些候选基因划分为3大进化分支,且上述检测到的12个候选基因分布于这3大进化分支上。这些结果为系统地解析玉米不同生育时期不同水旱环境下相应叶叶面积的分子遗传机理提供理论依据,检测到的sQTLs可作为叶面积改良的重要染色体区段,检测到的候选基因为其进一步克隆、功能分析及育种应用提供了信息参考。     

外源海藻糖对NaHCO3胁迫下甘草幼苗生长调节及总黄酮含量的影响

本研究以甘草无菌苗为试验材料,采用植物组织培养的方法,分析50 mmol·L^-1 NaHCO₃ 胁迫下外源海藻糖对甘草幼苗生长量、叶绿素含量、渗透调节物质含量、抗氧化保护酶活性和总黄酮含量的影响。结果表明： 50 mmol·L^-1 NaHCO₃ 胁迫显著降低了甘草幼苗的生长量、叶绿体色素含量、K⁺ 浓度、抗氧化保护酶（SOD、POD、CAT）活性和总黄酮含量,显著提高了丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量以及Na⁺浓度;施加15 mmol·L^-1 海藻糖可显著提高甘草幼苗的生长量,提高叶绿素含量、K⁺ 浓度和总黄酮含量,降低丙二酸含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量和Na⁺ 浓度,并且提高抗氧化保护酶活性。因此,NaHCO₃胁迫下施加外源海藻糖对甘草幼苗生长具有良好的调节作用,可以增强甘草的抗碱能力,促进甘草幼苗生长。本研究为外源海藻糖提高甘草耐碱性和揭示其调控机制提供理论依据。     

口蹄疫病毒VP1基因密码子偏好性分析

VP1蛋白是口蹄疫病毒(FMDV)的主要结构蛋白,可诱导机体产生中和抗体以及激发保护性免疫应答。为探究VP1基因密码子偏好性,筛选出其最佳体外表达系统,使用Visual Gene Developer、CodonW、GraphPad Prism等软件,对VP1基因进行密码子偏好性分析,同时将VP1基因密码子使用频率与大肠杆菌、毕赤酵母、昆虫杆状病毒和哺乳动物细胞表达系统作了比较。结果显示,VP1基因的CAI为0.21,ENC为55.43,GC3S为65.26%,表明该基因密码子使用偏好较弱并且密码子偏好以G/C碱基结尾。结合VP1基因与各表达系统密码子使用频率比值,发现其与昆虫杆状病毒表达系统频率比值差异最小且CAI最大,因此推断昆虫杆状病毒表达系统是FMDV VP1基因最适体外表达系统。本研究为FMDV亚单位疫苗研制等提供了技术基础。     

南荻MlNAC2基因差异表达与耐盐生理响应的相关性分析

为探究南荻（Miscanthus lutarioriparius）耐盐生理及其与基因表达的相关性,采用0%,0.2%,0.5%,0.8%浓度的NaCl处理奇岗和不同基因型南荻,测量NaCl溶液胁迫下的MlNAC2基因相对表达量和6个耐盐指标,并对二者之间的相关性进行分析。结果显示,南荻MlNAC2基因的表达量变化在不同材料之间差异较大,L2,L6,L9,P1出现10倍以上增加,而L1,L5,L8,L10变化量都在3倍以内。生理指标中叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、脯氨酸与无胁迫对照相比均差异显著;丙二醛、超氧化物歧化酶在部分材料中与对照相比无显著差异。相关性分析表明,与MlNAC2基因的表达量变化最相关的生理指标是一系列光合作用相关因子：叶绿素含量、净光合速率、气孔导度。本研究结果可为探究南荻耐盐生理响应与分子机理层面的相互关系提供借鉴。