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农业生物技术学报  2023年 31卷 11期  刊出日期:2023-11-01
 
研究论文与报告
马铃薯StbZIP10基因生物信息学及其锌胁迫下的表达分析
Bioinformatics and Expression Analysis of StbZIP10 Gene Under Zinc Stress in Potato (Solanum tuberosum)
刘昊天, 赵婧, 唐勋, 赵贵宾, 朱永永, 张宁, 司怀军
2023, 31(11): 2221-2230  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.001 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (7594 KB)  ( 140 )
摘要
锌在植物生长和发育的许多方面发挥作用。但过量的锌和缺锌均会导致生理生化紊乱,形成锌胁迫。碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper, bZIP)转录因子在调控植物生长发育、响应胁迫应答方面具有重要作用。本研究以马铃薯(Solanum tuberosum)品种'Atlantic'为材料,克隆得到StbZIP10基因(GenBank No. XM_006359636.1),该基因全长1 653 bp,CDS长为819 bp,共编码272个氨基酸。生物信息学分析表明,StbZIP10是相对分子质量为29.68 kD的疏水性跨膜蛋白,具有典型的bZIP保守结构域。亚细胞定位结果显示,StbZIP10蛋白主要在细胞核和细胞膜上表达。利用qRT-PCR对马铃薯StbZIP10基因进行组织特异性表达分析,结果表明,StbZIP10基因在马铃薯根中表达量最高,叶中表达量最低,并且各组织之间表达量存在显著性差异。在缺锌条件下,马铃薯'Atlantic'和'陇薯7号'品种中StbZIP10的表达模式相同,都为根部表达量最高。在缺锌处理下,StbZIP10在两品种中的表达水平均有提升,但在品种'陇薯7号'的表达量显著高于'Atlantic' (P<0.05),且3个时间段内趋势基本相同。本研究为进一步阐明StbZIP10基因功能提供了基础资料。
玉米果穗苞叶包裹度的QTL分析
QTL Analysis of Husk Coverage on Maize (Zea mays) Ear
朱秋丽, 张舒钰, 章慧敏, 宋旭东, 张振良, 陆虎华, 陈国清, 郝德荣, 冒宇翔, 石明亮, 薛林, 周广飞
2023, 31(11): 2231-2238  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.002 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1502 KB)  ( 156 )
摘要
玉米(Zea mays)苞叶包裹度不仅与玉米穗腐病抗性密切相关,而且也是影响玉米机械直收籽粒的重要性状之一,鉴定控制苞叶包裹度的遗传位点,有助于目标性状的遗传改良。本研究以衍生于T877×DH4866的204个重组自交系为材料,在5个环境下鉴定田间表型,使用Axiom® Maize56K SNP Array开展基因型分析。单个环境QTL分析共检测到9个控制苞叶包裹度QTL,单个QTL可解释4.70%~17.00%的表型变异,其中,8个QTL是新的遗传位点。多个环境QTL分析共检测到26个QTL与环境互作,单位点的贡献率为0.73%~4.77%,与环境互作的贡献率为0.10%~4.55%。qHC4.09是1个稳定的玉米苞叶包裹度QTL,与玉米黄曲霉菌(Aspergillus flavus)和禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)穗腐病抗性QTL区间重合,可能是1个控制玉米苞叶包裹度和穗腐病抗性的多效性位点。本研究为玉米苞叶包裹度的遗传基础解析和分子标记辅助改良提供参考。
辣椒NRT2基因家族鉴定及表达特征分析
Identification and Expression Characterization Analysis of the NRT2 Gene Family in Pepper (Capsicum annuum)
吴媛, 苏世贤, 汪淘, 龙茶, 韦金江, 江苏燕, 邢丹, 袁远国, 李伟
2023, 31(11): 2239-2253  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.003 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (8130 KB)  ( 60 )
摘要
辣椒(Capsicum annuum)是重要的园艺植物之一,硝酸盐转运蛋白2 (nitrate transporter 2, NRT2)基因家族在硝酸盐的吸收和转运过程中起着至关重要的作用。为了探讨NRT2基因在辣椒生长发育中的作用,本研究利用已发表的辣椒基因组数据以及生物信息学分析方法共鉴定出8个辣椒NRT2基因。CaNRT2s家族成员分布于4条染色体,蛋白结构和理化性质存在一定差异,系统进化分析将CaNRT2s成员分为4个亚族,在进化关系上与番茄(Solanum lycopersicum)和马铃薯(Solanum tuberosum)亲缘关系较近。所有成员均具有MFS-1保守结构域;启动子中含有大量响应激素的元件、胁迫应答元件以及植物生长发育相关元件。CaNRT2s的表达具有发育时期和组织特异性,CaNRT2.4CaNRT2.5在根中的表达量较高,CaNRT2.2CaNRT2.3在多个组织及果实转色过程中表达量较高。多种非生物胁迫以及激素处理后,CaNRT2.1/2.2/2.3/2.8四个成员的基因表达量均很低,CaNRT2.4/2.5/2.6/2.7在叶片中表达量均下调,而在根中表达量均上调。缺氮处理后在叶片和根系中CaNRT2.4/2.5/2.6/2.7均上调。推测这4个基因可能是调控辣椒硝酸盐转运的关键基因。该研究结果为进一步研究辣椒中NO3-吸收和转运的关键NRT2基因的克隆和功能研究提供理论依据。
甘蔗ScGAI基因两个启动子的组织特异性表达分析
Tissue specific Expressions Analysis of Two Promoters of Sugarcane (Saccharum officinarum) ScGAI Gene
柴哲, 方金兰, 黄润, 黄翠霖, 姚伟, 张木清
2023, 31(11): 2254-2262  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.004 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6953 KB)  ( 39 )
摘要
甘蔗(Saccharum officinarum)是异源多倍体作物,其复杂的遗传背景导致甘蔗基因的调控机制更加复杂。甘蔗赤霉素不敏感(gibberellic acid insensitive, ScGAI)基因编码1个与甘蔗茎发育有关的DELLA结构域包含蛋白。本课题组前期研究发现,甘蔗ScGAI基因定位在割手密(S. spontaneum)基因组Chr 1B和Chr 1C染色体上,且受到2个不同长度的启动子调控。序列分析表明,ScGAI基因2个启动子上游1.1 kb区域的主要差异是较短的启动子在-982~-496 bp区域存在2个片段缺失。本研究通过对启动子顺式作用元件预测发现,缺失的片段包含TATA-box和CAAT-box等多个表达调控相关的顺式作用元件,推测ScGAI基因2个启动子对ScGAI存在不同的表达调控作用。构建ScGAI基因2个启动子和玉米(Zea mays)泛素(ubiquitin, UBI)基因启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶(β-glucuronidase, GUS)基因的植物表达载体并进行拟南芥(Arabidopsis thaliana)的遗传转化。T3代转基因拟南芥不同时期和不同组织GUS染色分析表明,ScGAI基因较长的启动子在拟南芥所有组织中均有表达,而ScGAI基因较短的启动子主要在叶脉表达,同时在根和茎中弱表达。本研究为后续ScGAI基因的功能研究提供了重要的科学依据。
紫云英(Astragalus sinicus) LHY基因克隆及鉴定
Cloning and Identification of LHY Gene in Chinese Milk Vetch (Astragalus sinicus)
张贤, 庄俐, 曹卫东, 曹凯, 徐静, 斯林林, 王建红
2023, 31(11): 2263-2271  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.005 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (10500 KB)  ( 35 )
摘要
紫云英(Astragalus sinicus)是我国南方稻区主要绿肥作物之一,对土壤资源可持续利用具有重要意义,花期调控是紫云英育种中的重要目标。生物钟基因响应昼夜节律变化,通过影响光周期途径中成花基因的表达参与植物开花调控,LHY (late elongated hypocoty l)基因是关键生物钟基因之一。为探究紫云英中LHY基因的功能,本研究利用Illumina Hiseq方法和RACE(rapid-amplification of cDNA ends)克隆技术分离了紫云英LHY基因全长序列;利用生物信息学分析软件进行LHY基因的生物信息学分析;qRT-PCR分析LHY基因在不同组织中的表达模式,揭示基因表达与紫云英成花的关系;并通过拟南芥(Arabidopsis thaliana)遗传转化,进一步鉴定紫云英LHY基因的功能,明确其对成花的影响。结果表明,本文首次克隆了紫云英LHY基因(GenBank No. OP455117),cDNA全长为2 865 bp,含开放阅读框长度为2 259 bp,编码752个氨基酸,LHY基因的同源蛋白在不同植物间具有较高的相似性,尤其与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)、野生大豆(Glycine soja)等豆科植物相似性达75%以上。qRT-PCR分析结果显示,在紫云英叶片、花和花芽中LHY基因的表达量最高。超表达紫云英LHY基因的转基因拟南芥株系,表现出了显著的晚花性状,抽薹天数平均比野生型晚18.36 d,开花天数平均比野生型晚20.72 d,表明紫云英LHY基因可能具有晚花功能,抑制植物开花。本研究为解析紫云英开花调控机理提供了科学依据。
滇水金凤PAL基因的克隆与表达分析
Cloning and Expression Analysis of PAL Genes of Impatiens uliginosa
李林菊, 冯志熙, 李新艺, 魏春梅, 黄海泉, 黄美娟
2023, 31(11): 2272-2283  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.006 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (8608 KB)  ( 33 )
摘要
在植物次生代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase, PAL)是第1个关键酶,与花青素和木质素的合成以及植物抗逆抗病有关,目前,未见滇水金凤(Impatiens uliginosa) PAL基因的相关报道。本研究主要以滇水金凤花器官为实验材料,通过cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends, RACE)和逆转录PCR (reverse transcription PCR, RT-PCR)等方法对IuPAL进行克隆,并对该基因进行序列分析和qRT-PCR表达分析。结果发现,成功获得了滇水金凤PAL基因的3个片段,分别命名为:IuPAL1IuPAL2IuPAL3,其cDNA全长为2 154、2 145和2 136 bp,分别编码717、714和711个氨基酸;其中IuPAL1IuPAL2基因含有1个内含子,IuPAL3不含内含子。运用生物信息学软件对IuPAL进行分析,发现3个IuPAL蛋白均属于稳定的亲水蛋白,且均以α螺旋为主要的二级结构。基因同源性比对结果显示,滇水金凤IuPAL蛋白与其他植物中的PAL蛋白同源性较高,均达到80%以上。系统进化分析发现,IuPAL1与IuPAL2聚为一支,而IuPAL3与IuPAL1、IuPAL2共聚为一大支,推测三者为直系同源关系。qRT-PCR分析结果表明,3个IuPAL在滇水金凤的4种不同花色花的4个不同阶段均有表达,其中IuPAL1IuPAL2在深红色花中表达量最高,IuPAL3在粉色花中表达量最高,而IuPAL1IuPAL2IuPAL3在白色花中表达量均最低。推测PAL基因的3个拷贝均参与了滇水金凤花青素的合成,且他们之间存在冗余作用,其中以PAL1PAL2为深红色花花青素合成途径中的主效基因。上述结果为进一步研究PAL基因在滇水金凤花色变异机理及新品种培育等方面提供了基础数据和理论依据。
金线莲磷酸甘露糖变位酶基因的克隆与表达分析
Cloning and Expression Analysis of Phosphomannomutase Gene in Anoectochilus roxburghii
李和平, 林江波, 黄惠明, 邹晖, 戴艺民
2023, 31(11): 2284-2293  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.007 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6355 KB)  ( 28 )
摘要
金线莲多糖是金线莲(Anoectochilus roxburghii)的主要药效成分之一。为了深入了解金线莲多糖的生物合成途径,本研究对该途径中的磷酸甘露糖变位酶(phosphomannomutase, PMM)基因进行克隆和原核表达,并进行理化性质、结构特点、亚细胞定位和基因表达调控分析。结果显示,ArPMM基因ORF区序列长759 bp,共编码252个氨基酸,原核表达的融合蛋白分子量为30.75 kD。生物信息学预测该蛋白属于卤酸脱卤酶(haloacid dehalogenase, HAD)超家族成员,是一种稳定的、不具有信号肽和跨膜结构的亲水蛋白。PMM蛋白在前人研究中均定位于细胞质,而本研究通过植物瞬时表达的亚细胞定位分析发现,ArPMM蛋白定位于细胞核。系统进化树分析发现,ArPMM蛋白与铁皮石斛(Dendrobium officinale)、霍山石斛(D. huoshanense)、蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)等兰科植物亲缘关系较近。基因表达分析发现,ArPMM基因在金线莲不同组织中均有表达,在花中的相对表达量最高,茎中最低;ArPMM基因受盐胁迫影响上调表达,推测其可能催化甘露糖-1-磷酸向甘露糖-6-磷酸转化;同时,温度对该基因也有调控作用,高温和低温均抑制其表达,且对高温处理反应灵敏。本研究为深入开展PMM基因参与甘露糖代谢途径的相关研究提供基础资料。
关岭牛MEF2A基因过表达载体构建及其对成肌细胞的影响
Construction of MEF2A Gene Overexpression Vector in Guanling Cattle (Bos taurus) and Its Effect on Myoblasts
孙金魁, 许厚强, 阮涌, 石鹏飞, 熊讯
2023, 31(11): 2294-2303  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.008 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (5933 KB)  ( 40 )
摘要
肌细胞增强因子2A (myocyte enhancer factor 2A, MEF2A)是肌细胞增强因子家族中的重要成员之一,在肌肉发生和再生过程中具有重要作用。本研究以关岭牛(Bos taurus)为实验材料,扩增MEF2A基因CDS区并构建过表达载体pEGFP-C1-MEF2A,分析MEF2A基因序列和蛋白结构,qRT-PCR检测MEF2A在不同阶段关岭牛多组织中的表达特性。同时将过表达载体转染至关岭牛成肌细胞,利用流式细胞仪与细胞生长分析仪探究过表达载体对成肌细胞增殖生长的影响。结果表明,MEF2A基因在3日龄牛与30月龄关岭牛的多组织中均可表达,表达量差异皆达到极显著水平(P<0.01)。过表达载体转染至细胞后,MEF2A基因表达量极显著上调(P<0.01),肌细胞增强因子2B基因(myocyte enhancer factor 2B, MEF2B)、MEF2CMEF2D表达量均极显著上调(P<0.01);细胞周期蛋白依赖性激酶2 (cyclin-dependent kinase 2, CDK2)表达量差异不显著、细胞周期蛋白A2 (cell cycle protein A2, CCNA2)表达量极显著上调(P<0.01)。与pEGFP-C1组相比,pEGFP-C1-MEF2A组细胞周期明显缩短,成肌细胞在6 h后的增殖活性均极显著高于pEGFP-C1组(P<0.01),表明MEF2A过表达载体转染至关岭牛成肌细胞后,可有效上调MEF2A基因表达,改变基因表达模式。本研究成功构建pEGFP-C1-MEF2A过表达载体,检测MEF2A基因对关岭牛肉质相关基因的表达影响,为进一步探究MEF2A基因对关岭牛肉质性状调控机制提供基础数据。
过表达NDRG1对绵羊原代子宫内膜上皮细胞生物功能的影响
Effect of Overexpression of NDRG1 on Biological Function of Primary Endometrial Epithelial Cells in Sheep (Ovis aries)
龙德智, 郝科兴, 陈慧慧, 胡广东, 王静
2023, 31(11): 2304-2312  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.009 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6609 KB)  ( 26 )
摘要
子宫内膜上皮细胞作为子宫内重要的细胞之一,其生物功能的改变影响着雌性动物妊娠的发生。为了探究N-myc下游调节基因1 (N-myc downstream regulated gene 1, NDRG1)的过表达对绵羊(Ovis aries)原代子宫内膜上皮细胞的生物功能的影响,本研究纯化原代绵羊子宫内膜上皮细胞,用瞬时转染的方法将NDRG1过表达载体导入原代子宫内膜上皮细胞,qRT-PCR和Western blot检测瞬时细胞模型的构建;用qRT-PCR检测细胞周期蛋白D1基因(cyclin D1, CCND1)、CCNB1CCNA1、上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)相关基因的表达;CCK-8法检测细胞的增殖能力,划痕实验检测细胞迁移能力。结果表明,pcDNA3.1-NDRG1NDRG1基因及其蛋白的表达量极显著增高(P<0.01);CCND1表达量极显著下降(P<0.01);E-钙黏蛋白(E-cadherin)表达量极显著增高(P<0.01),波形蛋白基因(Vimentin)表达量极显著降低(P<0.01);CCK-8结果显示,pcDNA3.1-NDRG1组增殖能力被抑制;划痕实验结果显示,pcDNA3.1-NDRG1组抑制细胞迁移能力。综上表明,NDRG1的过表达抑制了细胞的增殖,阻断了细胞周期G1/S的转变,抑制了其迁移能力,提示这与EMT过程相关。本研究为促进绵羊早期妊娠成功提供研究材料。
不同发情周期湖羊下丘脑-垂体-卵巢轴miRNA与mRNA关联分析
Association Analysis of Hypothalamic-pituitary-ovarian Axis miRNA-mRNA in Hu Sheep (Ovis aries) with Different Estrous Cycles
翟振翰, 张丙雷, 马岩, 赵路, 王赛桥, 贾万航, 吴秋珏, 王玉琴
2023, 31(11): 2313-2329  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.010 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6157 KB)  ( 64 )
摘要
下丘脑-垂体-卵巢轴(hypothalamic-pituitary-ovary, HPO)是哺乳动物繁殖过程中重要的神经内分泌调节中枢。微小RNA (microRNAs, miRNAs)是一种内源性非编码小RNA,在转录后水平调节基因表达。然而,湖羊(Ovis aries)生殖相关的HPO轴的miRNA-mRNA互作网络仍未得到充分研究。本研究以不同发情周期内的卵泡期和黄体期湖羊下丘脑、垂体和卵巢组织为研究对象,通过小RNA测序技术(small RNA-seq, sRNA-seq),利用生物信息学分析方法筛选出差异表达miRNAs,使用qPCR检测miRNA在湖羊组织中的表达水平,预测其靶基因交集,进行功能富集分析,用双荧光素酶报告基因检测靶标关系。结果显示,在不同发情周期(卵泡期和黄体期)共检测到849个已知的miRNA和632个新的miRNA,其中卵泡期和黄体期下丘脑组中有64个差异表达的miRNA (30个上调, 34个下调)。卵泡期和黄体期垂体组中有5个差异表达的miRNA (4个上调, 1个下调),卵泡期和黄体期卵巢组中有43个差异表达的miRNA (25个上调, 18个下调)。通过R包对基因本体论(Gene Ontology, GO)和KEGG的差异表达miRNA进行功能富集注释分析,结果表明,靶基因主要参与Notch信号通路、信号转导、细胞通讯、先天免疫反应和氨基酸代谢等过程。Oar-miR-432、oar-miR-29a和oar-miRNA-200等靶基因磷脂酶A2组3 (phospholipase A2 group 3, PLA2G3)、细胞色素P450 3A24 (cytochrome P450 3A24, CYP3A24)、多巴胺受体2 (dopamine receptors 2, DRD2)及信号转导和转录激活因子2 (signal transducers and activators of transcription 2, STAT2)富集在脑神经信号传递、卵巢卵泡生长和类固醇激素合成与代谢等信号通路,可能参与调控卵巢由卵泡期向黄体期转化的生物学过程。双荧光素酶报告基因检测结果表明,oar-miR-432与靶基因STAT2存在靶标关系。本研究筛选了湖羊季节性发情性状关键miRNA,为转录后调控层面分析湖羊发情机制、加快新品系的选育提供基础资料。
中药提取物对犬肠上皮细胞炎性因子的抑制作用及其在犬细菌性腹泻中的治疗效果
Effect of Chinese Herbal Compound Extract on Inflammation of Intestinal Epithelial Cells and Bacterial Diarrhea in Dogs (Canis lupus familiaris)
刘海霞, 刘根新, 田启会, 赵天, 张洁慧, 祝艳华, 刘娣琴, 郭志明
2023, 31(11): 2330-2340  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.011 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3942 KB)  ( 93 )
摘要
犬细菌性腹泻作为犬类(Canis lupus familiaris)常见的由病原菌引起的腹泻性疾病,临床常使用抗生素治疗,增加了耐药菌出现的几率。芩连秦皮汤在幼儿细菌性腹泻治疗中具有良好的疗效,本研究拟明确芩连秦皮汤在犬细菌性腹泻中的治疗效果。首先使用半仿生酶提取法提取芩连秦皮汤有效成分,以打孔法检测提取物的体外抑菌效果,利用Cell Counting Kit-8 (CCK-8)检测中药提取物的细胞毒性;进一步以大肠杆菌(Escherichia coli)感染犬肠上皮细胞,利用qRT-PCR、Western blot和ELISA方法检测提取物对Toll样受体4 (Toll-like receptor 4, TLR4)、核因子κB (nuclear factor κB, NF-κB)、白细胞介素1β (interleukin 1β, IL1β)、IL6、增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)、B淋巴细胞瘤-2 (B cell lymphoma-2, Bcl2)和Bcl2相关蛋白X (Bcl2-associated X, Bax)基因及蛋白水平的影响,使用TUNEL法检测细胞凋亡;最后,使用观察法明确提取物对犬细菌性腹泻的临床治疗效果。体外实验结果显示,中药提取物能够有效抑制大肠杆菌生长,在一定浓度范围和作用时间内无细胞毒性;在大肠杆菌感染的犬肠上皮细胞中,中药提取物能够显著抑制TLR4NF-κBIL1βIL6基因表达,降低TLR4蛋白表达和NF-κB磷酸化水平,减少IL1β和IL6分泌水平;同时降低PCNA蛋白表达和Bcl2/Bax水平,降低细胞凋亡率。在体实验结果显示,中药提取物对犬细菌性腹泻有效,虽然单独治疗的时间长于头孢曲松钠,但是其与头孢曲松钠的中西药联合治疗使止泻时间明显缩短。上述结果提示,中药提取物可能通过抑制炎性因子的表达和分泌来抑制大肠杆菌引发的炎性反应和细胞凋亡,从而发挥对犬细菌性腹泻的治疗作用,并减少临床治疗过程中的抗生素使用。本研究为芩连秦皮汤在犬细菌性腹泻临床治疗中的应用提供基础资料。
织金白鹅微卫星标记遗传多样性及其与体尺指标的关联分析
Genetic Diversity of Microsatellite Markers in Zhijin White Geese (Anser cygnoides orientalis) and Its Association Analysis with Body Size Indexes
郭徵力, 赵中龙, 杨红, 王天松, 叶丽, 周艳, 杨远青, 袁建, 王智伟, 张勇
2023, 31(11): 2341-2357  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.012 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2903 KB)  ( 175 )
摘要
织金白鹅(Anser cygnoides orientalis)是经长期人工选择和风土驯化形成的地方品种,具有耐粗饲、适应性强等特点。为探究织金白鹅准确的遗传信息,筛选与其体尺性状相关的位点,本研究利用微卫星技术分析织金白鹅群体内遗传多样性,并在与体尺相关的位点中进行不同基因型的多重比较,旨在为织金白鹅的种质资源保护及开发利用提供一定的理论基础。研究共测量了101羽织金白鹅体尺指标,从52对微卫星引物中筛选出15对多态性较好的微卫星引物,共检测出63个等位基因,平均有效等位基因数为2.066 5,其中以CKW21位点有效等位基因数最多。各位点观测杂合度范围在0~0.969 7之间,期望杂合度范围在0.265 7~0.676 2之间,Ans17位点期望杂合度值最低,CKW21位点期望杂合度值最高。香农指数处于0.539 2~1.307 4之间,CKW21位点的香农指数值最高。各位点多态信息含量范围在0.248 9~0.620 2之间,Ans17位点的多态信息含量值最低,CKW21位点的多态信息含量最高。近交系数平均值为0.197 2。各位点经过卡方检验发现位点5A5397、5A265164、Ans21、Ans25、CKW10、CKW48、TTUCG2极显著偏离哈德-温伯格平衡。相关性分析发现,在公鹅中,有5个位点分别与体重、体斜长、胸宽、龙骨长、骨盆宽、胫长相关;在母鹅中,有10个位点分别与体重、胸宽、胸深、龙骨长、骨盆宽、胫长、胫围及半潜水长存在不同程度的相关。研究结果为织金白鹅分子标记辅助育种提供一定参考。
蛋内注射缬氨酸对鸭胚生长发育和肝脏脂肪沉积的影响
Effects of in ovo Injection of Valine on the Growth and Development of Duck (Anas platyrhynchos) Embryo and Hepatic Fat Deposition
张昱, 厐彦芹, 张镕, 王立, 王家乡, 李鹏, 杨彩侠, 杜志强
2023, 31(11): 2358-2366  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.013 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (8602 KB)  ( 41 )
摘要
支链氨基酸(branched chain amino acids, BCAAs)包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸,影响家禽产业的生产效率和产品质量。为探寻BCAAs失衡阻碍家禽的生长发育的分子机制,本研究通过胚蛋注射技术建立鸭(Anas platyrhynchos)胚蛋内缬氨酸喂养模型,对其表型和孵化时间进行分析,进一步采用ELISA、石蜡切片和qPCR等技术探讨缬氨酸处理对鸭胚肝脏脂肪沉积的影响。结果表明,2 mg/100 μL缬氨酸处理显著缩短孵化时间,显著改变雏鸭的胸肉重量、雄性胰腺重量和雌性性腺(卵巢)长度,以及不同发育阶段胚胎血清中的胰岛素样生长因子1 (insulin like growth factor 1, IGF-1)水平(P<0.05)。肝脏石蜡切片显示,处理组脂滴数量显著增加(P<0.05)。IGF-1途径和脂肪生成相关基因的表达水平也发生显著变化(P<0.05),且具有性别特异性。综上,鸭胚缬氨酸处理可以影响其生长发育,促进肝脏脂肪合成。本研究为BCAAs失衡影响家禽生产提供了新的研究视角和材料。
结核分枝杆菌相关抗原在基于减毒单增李斯特菌为载体的宫颈癌免疫治疗中的增强效果
Enhanced Effect of Mycobacterium tuberculosis-Related Antigens in Cervical Cancer Immunotherapy Based on Attenuated Listeria monocytogenes
刘晨, 宋亚雯, 蒋昕, 孙静, 江玲丽, 宋厚辉, 程昌勇
2023, 31(11): 2367-2376  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.014 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4437 KB)  ( 35 )
摘要
单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)可诱导机体产生强烈的免疫反应,作为递呈载体在各种癌症和传染病免疫治疗中的研究越来越多,是一种生物安全性高的肿瘤免疫治疗疫苗研发载体。本研究在实验室前期减毒单增李斯特菌LM基础上,构建与李斯特菌溶血素O (Listeriolysin O, LLO)融合表达结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)抗原Ag85B (Antigen 85B)和ESAT6 (6 kD early secreted antigen target)的肿瘤疫苗菌株LM-Ag85B和LM-ESAT6;通过Western blot确定抗原能与LLO融合表达和正常分泌;利用细菌感染生物学方法研究LM-Ag85B和LM-ESAT6的体外生长能力及溶血活性;利用小鼠(Mus musculus)宫颈癌模型评价LM-Ag85B和LM-ESAT6与LM-E7 (表达宫颈癌相关抗原E7)联合应用在小鼠宫颈癌模型中的治疗效果。结果显示,LM-Ag85B和LM-ESAT6能分别正常表达分泌携带的Ag85B和ESAT6抗原;LM-Ag85B、LM-ESAT6在体外生长能力与野生型无显著差异,溶血活性低于野生型;在小鼠宫颈癌治疗模型中,LM-Ag85B、LM-ESAT6和LM-E7联合应用试验组较对照组显著抑制肿瘤生长,治疗效果良好。本研究证实了结核分枝杆菌抗原能够增强抗肿瘤效果,为推动基于减毒细菌为载体的肿瘤免疫治疗研究提供了科学依据。
纤维素降解菌C-19的筛选鉴定、产酶优化及生物强化研究
Screening, Identification, Optimization of Its Enzyme Production and Research on Bioaugmentation of Cellulose-degrading Bacteria C-19
李豪, 杨衡, 张敏琪, 徐雪明, 张元昊, 张然, 张振东, 张慧玮, 桂仲争
2023, 31(11): 2377-2386  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.015 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4784 KB)  ( 54 )
摘要
富含难降解的纤维素是制约蚕沙堆肥资源化效率的限制性因素,筛选蚕沙纤维素降解菌将为蚕沙快速无害化处理提供优质菌株。本研究采用CMC-Na平板法和刚果红染色法初筛,从蝇蛆(Musca domestica)高效转化蚕沙废弃物体系的蚕沙基质和蝇蛆肠道样品中筛选到16株具有纤维素降解能力的菌株;采用3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid, DNS)法进行复筛,从中筛选到1株纤维素高效降解菌株C-19;通过形态学观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列系统发育分析对菌株C-19进行种属鉴定;之后对菌株C-19产酶条件进行了优化;另外,通过测定蝇蛆生物转化蚕沙过程中纤维素的降解率,考察了目标菌株的生物强化作用。结果表明,从蝇蛆高效转化蚕沙体系的蝇蛆肠道样本中获得1株高效纤维素降解菌株C-19,经鉴定为肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae),该菌株最适产酶温度和pH分别为60 ℃和5,其滤纸酶活(filter paper enzyme activity, FPase)、羧甲基纤维素酶(carboxymethyl cellulase, CMCase)和微晶纤维素酶(avicelase)最高分别可达16.89、13.86和14.30 U/mL;菌株C-19回补蝇蛆生物转化蚕沙体系(6 d)后,蚕沙纤维素降解率为61.2%,显著高于对照组的54.6% (P<0.05)。本研究获得的菌株C-19为耐酸耐高温的纤维素高效降解菌株,其纤维素酶活较高,对蝇蛆生物转化蚕沙降解纤维素体系有生物强化作用,具有制成微生物菌剂应用于蚕沙无害化快速腐熟的潜力。
研究评述与展望
肉鸡腹脂遗传规律及基因调控研究进展
Research Progress on Genetic Characteristics and Genes Regulation of Abdominal Fat in Broiler Chickens (Gallus gallus)
田卫华, 聂瑞雪, 张文慧, 凌遥, 田浩宇, 张博, 张浩, 吴常信
2023, 31(11): 2387-2400  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.016 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1007 KB)  ( 218 )
摘要
肉鸡(Gallus gallus)腹部脂肪的过度沉积影响饲料转化率、肌肉品质、产蛋性能、种蛋受精率和孵化率等,造成饲料浪费和环境污染。因此,在保持肉鸡良好生长性能的基础上,改善腹脂过度沉积、培育低脂系肉鸡成为肉鸡产业亟待解决的主要问题。本文主要综述了肉鸡腹脂性状的遗传规律、以及鸡腹脂沉积相关候选基因和非编码RNAs解析,并探讨低脂系肉鸡分子育种中的关键点及今后的研究方向,为低脂系肉鸡的育种工作提供参考。
环状RNA调控家畜配子发生的研究进展
Research Progress on the Regulation of Gametogenesis by circRNA in Livestock
杨梦豪, 张启鸣, 秦雪, 庞卫军
2023, 31(11): 2401-2410  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.017 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3110 KB)  ( 127 )
摘要
配子发生是指原始生殖细胞通过有丝分裂与减数分裂,并最终分化形成精子或卵子的过程,这些生理活动受到阶段特异性基因的精准调控。环状RNA (circRNA)具有特殊闭合环状结构,稳定性高于线性RNA,可通过调控基因转录、充当miRNA海绵和参与蛋白翻译等多种方式发挥重要的生物学功能。目前研究表明circRNA在家畜配子发生过程中动态表达,是配子发生新的重要调控因子。本文综述了circRNA的形成、生物学功能及调节家畜配子发生的作用与机制,并对circRNA在配子发生中的研究方向进行了展望,为深入探究circRNA调控家畜配子发生的潜在机制提供科学依据。
PLZF蛋白在精原干细胞自我更新与分化中作用的研究进展
Research Progress on the Role of PLZF Protein in Self-renewal and Differentiation of Spermatogonial Stem Cells
闫慧敏, 李雪玲
2023, 31(11): 2411-2422  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.018 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1611 KB)  ( 136 )
摘要
在哺乳动物精子发生过程中,精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs)具有不同程度干细胞或祖细胞的特性。SSCs既可以进行自我更新维持干细胞池,也可以进行分化维持精子持续产生,SSCs自我更新与分化命运决定的调控机制对于雄性生殖细胞的发育过程至关重要。高度保守的早幼粒细胞白血病锌指(promyelocytic leukemia zinc finger, PLZF)蛋白作为一种多功能转录因子,已经被证明是SSCs自我更新所必需的。目前PLZF对SSC的调控作用成为了生殖及干细胞方向研究的重要课题。本文就SSC和PLZF的生物学特点与功能、PLZF对SSC的调控机制进行了综述,为探究PLZF的基因调控网络和在雄性生殖干细胞(male germline stem cells, mGSCs)发育过程中的作用提供参考。
研究资源与技术改进
彩叶香樟转录组SSR鉴定及指纹图谱构建
SSR Identification of Transcriptome and Fingerprint Construction in Color-leafed Cinnamomum camphora
孔琳琳, 孟现东, 王建军, 俞金健, 胡现铬, 林二培, 黄华宏
2023, 31(11): 2423-2434  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.019 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2122 KB)  ( 183 )
摘要
彩叶香樟(Cinnamomum camphora)是近年选育的春色叶新品种,市场前景广阔,但尚未建立有效的鉴别技术体系,影响了新品种权保护及市场流通。为了实现彩叶香樟新品种的快速鉴定,本研究基于转录组开发SSR标记,并构建其指纹图谱。利用Illumina高通量测序平台对彩叶香樟新品种'涌金' (C. camphora 'Yongjin')进行转录组测序,共获得129 175条单基因簇(Unigene),总长度为92 429 171 bp。通过MISA (MIcroSAtellite identification tool)软件对转录组序列进行SSR搜索,发现28 895条序列中含有36 430个SSR位点,平均2 537.2 bp出现一个SSR,发生频率为22.37%;单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸重复单元分别占总SSR的49.74%、29.12%和19.93%。随机选择54对引物进行PCR扩增,能够清晰扩增出期望产物的引物有39对,其中32对在23份香樟种质资源中表现多态性。采用非加权组平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means, UPGMA)对23份香樟种质进行聚类分析,其相似系数为0.69~0.88。在相似性系数0.70处,可将供试材料分为三大类群。选出c117334、c90845、c108367、c115142、c49114、c101928共6对引物组合构建指纹图谱,能有效将3个新品种与其子代以及不同地理来源的香樟种质完全区分。本研究为彩叶香樟新品种鉴定、知识产权保护以及分子辅助育种提供技术支持和理论依据。
西门塔尔牛9种遗传缺陷KASP检测方法的建立
Development of KASP Assays of 9 Genetic Defects in Simmental Cattle (Bos taurus)
裴芬, 张可, KHAN Md Yousuf Ali, 司敬方, 代冬梅, 欧四海, 杨阳, 赵宗胜, 王雅春, 张毅
2023, 31(11): 2435-2442  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.11.020 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1680 KB)  ( 112 )
摘要
西门塔尔牛(Bos taurus)及其相关品种是我国乳肉兼用牛和肉用牛养殖的主要品种。近年来,国内外学者利用基因组技术在西门塔尔牛群体中鉴定到了多种遗传缺陷,这些遗传缺陷会导致胚胎早期死亡、新生犊牛缺陷、生殖力下降等问题,给牧场带来经济损失。本研究利用竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele-specific PCR, KASP)分型技术,设计特异性引物,对侏儒症、蜘蛛腿综合征、并趾症、血小板病、锌缺乏样综合征、公牛生育力低下、瑞士褐牛单倍型2、弗莱维赫牛单倍型2和弗莱维赫单倍型4共9种西门塔尔牛遗传缺陷实现分型,96个测试样本的分型检出率达100%,共检测出7种遗传缺陷的携带者。本研究为我国种牛遗传物质进口、种公牛培育和母牛选种选配过程中有害基因的筛查和风险管理提供了技术手段。
 
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