科技前沿

<正>科技引领水稻育种创奇迹大约7000年前,人类就已经完全掌握了水稻的种植技术,并把稻米作为食粮搬上餐桌。如今,高新技术正在被广泛应用于水稻育种,各类水稻优良品种层出不穷,不断造福人类。     

禽致病性大肠杆菌Hcp2b对雏鸡气管黏膜细胞因子-细胞因子受体相互作用通路的影响

T6SS （type VI secretion system）是革兰阴性菌中常见的一种分泌系统,其效应蛋白Hcp2b作用机制迄今仍未明晰。本研究以禽致病性大肠杆菌（avian pathogenic Escherichia coli,APEC） Hcp2b蛋白为研究主体,旨在探究Hcp2b蛋白在APEC感染鸡气管黏膜过程中发挥的作用及机制。采用Red重组方法以质粒pKD3为模板构建hcp2b缺失株,pSTV-28质粒连接hcp2b目的片段构建重组载体,导入感受态Δhcp2b菌株构建回复株,并对Δhcp2b菌株的生长曲线进行测定。7日龄雏鸡气管感染hcp2b缺失株及野生株,感染后12、24 h收集鸡气管黏膜细胞进行转录组学测序及生物信息学分析。结果表明,hcp2b缺失株及回复株构建成功,hcp2b基因缺失对菌株的生长性能无影响。hcp2b基因缺失株感染气管黏膜后,mRNA的表达谱发生变化,感染后12 h,有144个基因表达量发生变化（上调差异基因87个,下调57个）;感染后24 h,有135个基因表达量发生变化（上调差异基因79个,下调56个）。生物信息学分析发现差异基因富集在Cytokine-cytokine receptor interaction、Protein processing in endoplasmic reticulum等信号通路。hcp2b基因缺失未影响APEC的生长特性,hcp2b基因缺失后影响雏鸡气管黏膜Cytokine-cytokine receptor interaction通路基因mRNA转录水平的变化,IL-1β、IL-12b的表达均上调。该结果为APEC的致病机制研究提供了理论依据。     

分批快速治螨法

想要把蜂繁殖好,必须断子21天,待蜂群无子后再去治螨,才能达到彻底治螨目的。断子21天再经过数日治螨,差不多接近一个月时间,这种治螨方法有利有弊。好处是断子能彻底防治螨害,坏处是断子期长达21天,很多蜂未参加哺育工作就衰老死亡。长期断子群势变弱,放王产卵后还需21天新蜂才能出房,这21天又要死一批蜂,使得群势更弱。我采用直接断子法避免了上述缺点。具体做法:把全场一半蜂群的子脾提出抖蜂,加到另一半蜂群里,原群放空脾,使其成为无子群,然后治螨3次,这样全场一半蜂群治过螨。蜂王直接在空脾上产卵,蜂群繁殖速度快。     

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。     

放牧和氮添加对半干旱沙质草地优势种糙隐子草及群落功能性状的影响

为探究氮沉降背景下放牧对半干旱沙质草地植物功能性状的影响,本试验探究了放牧和短期氮添加(20 g·m^-2·a^-1)对半干旱沙质草地优势种糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和群落功能性状的影响。结果表明：放牧和氮添加增加了糙隐子草的重要值,放牧降低了糙隐子草叶面积,氮添加显著降低了围封草地中糙隐子草叶干物质含量,增加了围封和放牧草地中糙隐子草叶氮含量(P<0.05);相同氮素水平下放牧降低了植物群落高度,氮添加增加了围封样地植物叶面积和叶氮含量,增加了放牧样地植物比叶面积和叶氮含量,降低了叶干物质含量(P<0.05);回归分析表明,糙隐子草叶面积和叶氮含量能较好地解释群落水平植物叶面积和叶氮含量的变化。半干旱沙质草地植物群落通过改变植株大小和主要叶性状来响应放牧和氮沉降,对预测未来草地生态系统结构与功能具有重要意义。     

基于转录组测序分析研究枸芪多糖对育肥猪肠黏膜免疫功能的作用机理

本试验旨在研究枸芪多糖对育肥猪肠黏膜免疫调控的关键基因,阐明其对肠黏膜免疫功能的可能作用机理。选用80~90日龄的健康育肥母猪180头,随机分为2组,每组6个重复,每个重复15头猪。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中添加0.1%的枸芪多糖,试验期90 d。采集育肥猪的空肠肠段,提取RNA后进行转录组测序分析差异免疫基因的表达。结果显示:1)与对照组相比,饲粮中添加枸芪多糖差异表达的免疫基因有75个,其中有26个上调基因和49个下调基因。2)基因本体(GO)富集分析显示差异表达基因主要参与免疫调节、免疫应答和应激反应,信号通路分析显示差异表达基因主要富集在以白细胞介素-17(IL-17)信号通路、NOD样受体信号通路为主的免疫信号通路。3)通过对肠黏膜差异表达的关键基因原癌基因Jun(JUN)和原癌基因Fos(FOS)的探究可见,与对照组相比,试验组白细胞介素-18(IL-18)、补体5(C5)、JUN和FOS的基因表达受到抑制,Jun和Fos的蛋白表达显著降低(P<0.05)。综上所述,在饲粮中添加枸芪多糖可提高肥育猪的肠黏膜免疫功能。枸芪多糖通过调节JUN、FOS、IL-18等免疫相关基因的表达,影响IL-17和NOD样受体信号通路,以此来抑制炎症反应。     

AANAT基因在滩羊不同繁殖时期卵巢中的转录差异及DNA甲基化程度分析

试验旨在检测5-羟色胺-N-乙酰基转移酶（AANAT）基因在绵羊休情季节和繁殖季节（卵泡期和黄体期）卵巢组织中的转录差异,并分析转录差异是否由DNA甲基化修饰程度改变所导致。试验采用自然环境条件和饲养管理一致,且体重差异在0.5 kg范围内的空怀母滩羊作为试验动物,采集其休情期、卵泡期和黄体期（每个时期3只）的卵巢组织,采用SYBR染料法进行实时荧光定量PCR检测AANAT基因在滩羊不同繁殖时期卵巢组织中的转录水平。随后针对转录水平有差异的两个时期（休情期和卵泡期）的样本,利用MethPrimer 2.0在线软件预测AANAT基因启动子区和第一外显子区的CpG岛;用重亚硫酸盐测序法（BSP法）检测AANAT基因启动子区及第一外显子区的甲基化程度。试验结果显示,滩羊休情期卵巢组织中AANAT基因转录水平显著低于卵泡期的AANAT基因转录水平（P<0.05）,休情期与黄体期滩羊卵巢组织中AANAT基因的转录水平差异不显著（P>0.05）。滩羊卵巢组织中AANAT基因启动子区上存在着一个长度为173 bp的CpG岛,第一外显子区存在着一个长度为118 bp的CG岛。然而,两个甲基化岛区内的单个CpG位点甲基化程度在滩羊休情期和卵泡期之间均不存在显著差异,暗示AANAT基因的表达受甲基化修饰外的因素调控。本研究结果可为进一步探讨AANAT基因在季节性发情和卵泡成熟中的功能提供参考资料。     

影响荷斯坦奶牛产犊间隔的因素及其研究进展

产犊间隔（calving internal,CI）又称胎间距,即两次产犊间的时间间隔,能够综合反映奶牛发情、配种、妊娠和产犊等繁殖性能,是衡量奶牛繁殖性能的一个重要指标,同时也是影响奶牛产奶量和产犊数量的重要因素,对奶牛养殖经济效益具有直接影响。最新研究显示,适宜产犊间隔与牛群泌乳能力相关,泌乳能力越高,适宜产犊间隔应越长。但是,即使中国规模化牛场产奶量已经有了大幅提升,中国大多数牧场还在追求更短的产犊间隔。为此,作者对影响荷斯坦奶牛产犊间隔的因素及其研究进展进行概述,并简要阐述了产犊间隔对牛场经济效益的影响,以期为中国荷斯坦奶牛养殖确定适宜产犊间隔提供一定的借鉴和理论依据。     

羊源D型多杀性巴氏杆菌感染小鼠脾脏转录组分析

试验旨在探索羊源D型多杀性巴氏杆菌入侵宿主脾脏组织中引发的免疫应答途径。首先利用羊源D型多杀性巴氏杆菌(HN01菌株)感染小鼠,建立羊源D型多杀性巴氏杆菌感染的动物模型;之后利用转录组测序技术获得感染小鼠与正常小鼠的脾脏转录组数据,并使用COG、KOG、eggNOG、GO、KEGG数据库对测序结果中的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行功能注释与分析,同时对于显著富集到关键免疫通路的差异表达基因使用STRING软件和KEGG mapper进行蛋白互作分析,筛选出核心通路中起关键作用的基因;最后选取关键的10个基因进行实时荧光定量RT-PCR验证。转录组分析结果显示,与正常组相比,感染组中筛选出3 380个差异表达基因(P<0.01,log₂|FoldChange|≥0.5),其中1 691个基因上调,1 689个下调。基因功能富集分析结果表明,感染组脾脏中的差异表达基因主要发挥信号转导的功能,其主要参与的生物途径包括细胞因子与细胞因子受体互作通路、趋化因子信号通路、HIF-1信号通路、TNF信号通路。蛋白互作分析筛选出约28个核心差异表达基因,结合实时荧光定量RT-PCR验证后,其中9个基因的表达结果与测序一致,分别是C3、Cd4、Cxcl13、Lck、Gnai1、Grap2、IL-6、Cxcr6及Serping1基因。本研究初步证明了脾脏在抵抗多杀性巴氏杆菌入侵中参与了一系列免疫应答反应,为进一步研究羊源D型多杀性巴氏杆菌与宿主之间相互作用的分子机制奠定理论基础。     

MSTN基因编辑牛肌肉转录组测序及生物信息学分析

为探究肌生长抑制素（myostatin,MSTN）基因对牛肌肉发育的具体调控机制,本研究选取同一牛场健康鲁西黄牛10头,其中通过转基因技术得到的基因编辑牛MSTN^-/-和同种非转基因野生型牛各5头。分别采集两组牛腿臀肌肉样品,利用IIlumina HiSeq高通量测序技术进行转录组测序分析,通过生物信息学方法比较两组样本间的差异表达基因,并进行GO和KEGG富集分析,最后利用实时荧光定量PCR验证转录组测序数据。结果显示,基因编辑型牛和野生型牛之间共检测到18 071个基因。在log₂|FoldChange|≥ 1.48条件下,筛选出406个差异表达基因,其中347个显著上调,59个显著下调。GO功能富集分析显示,MSTN基因编辑后显著影响915个功能类别（P<0.05）,差异基因主要参与结合、生物系统调节、免疫系统等相关功能。KEGG通路富集分析结果共涉及211个通路,差异基因主要富集在细胞黏附分子、趋化因子信号通路、细胞因子互作等信号通路上,进一步从中筛选出可能参与细胞生长、肌肉发育的差异基因（CD14、KIT、CSF1R、FBP1、DUSP4、ULBP21、PRKCB、SPN、CHAD、SRC）。实时荧光定量PCR检测结果显示,所选差异基因表达水平与转录组表达水平一致,证明测序结果的可靠性。本研究结果表明,MSTN基因发挥作用后可以介导多个下游基因表达,从而影响相关信号通路及生物学过程;同时,所筛选出的差异表达基因可作为进一步研究骨骼肌调控机制的候选靶标。