大白猪产仔数性状加权一步法全基因组关联分析

研究旨在检测影响产仔数性状的基因组区域和候选基因,以期解析猪产仔数性状的遗传结构。以来自2个养殖场的8 938头大白猪为试验群体(基因分型个体1 173头),研究利用加权一步法全基因组关联分析(Weighted Single-step Genome-wide Association Study,wssGWAS)检测与1~5胎的总产仔数(Total NumberBorn,TNB)和产活仔数(TotalNumberBorn Alive,NBA)显著关联的基因组区域,并根据显著关联区域的物理位置进行候选基因注释及Gene Ontology(GO)和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)富集分析。大白猪产仔数性状的遗传参数估计结果表明,TNB遗传力为0.11±0.01,NBA遗传力为0.08±0.01。研究共检测到16个显著关联大白猪产仔数性状的基因组窗口(窗口解释超过1%的遗传方差),这些显著的基因组窗口(0.4 Mb)分别解释了TNB和NBA约1.0%~2.4%和1%~3%的遗传方差。根据上述显著的基因组区域,研究共注释到49个性状候选关联基因(TRIB2、KCND3、DDX20和RAP1A等),其中部分基因已被报道与母猪的卵巢发育、激素分泌、乳头数等产仔数性状有关。通过GO和KEGG富集分析,共富集到3个GO通路。综上,本研究结果为解析猪产仔数性状的遗传结构提供了新的参考基因,为今后猪繁殖性能选育提供了重要依据。

12株桑源克雷伯菌属细菌耐药性、毒力基因及分子分型分析

目的为了解不同来源的人类条件病原体的特征和耐药机制,预防环境病原体和医院病原体交叉感染,对桑树中分离的克雷伯菌进行耐药性、毒力基因、分子分型特点的探究。方法从广东和广西两地采集桑树和桑树根际土壤样本,其中共分离得到12株克雷伯菌,对其采用纸片扩散法(K-B法)检测菌株耐药性表征;采用PCR技术对6类9个抗生素相关耐药基因和毒力基因进行检测;采用多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)技术进行遗传分析。结果12株桑源克雷伯菌检测到bla_(SHV)、tet(D)、tet(A)和aadA14种耐药基因,其中携带氨基糖苷类相关基因aadA1的有5株(41.67%);12株桑源克雷伯菌均对氨基糖苷类抗生素红霉素和链霉素表现出耐药,对6种以上抗生素耐药的菌株有6株(50%),对7种抗生素耐药的菌株有2株(16.67%);8株(66.67%)携带脂多糖相关的wabG毒力基因;MLST分析显示12株桑源克雷伯菌划分为3大类,包括产酸克雷伯菌复合体(Klebsiella oxytoca species complex,KoSC)、肺炎克雷伯菌复合体(K.pneumoniae species complex,KpSC)以及产气克雷伯菌(K.aerogenes);可分成7个序列型(sequence typing,ST),ST260为优势序列型,有5株(41.67%)。结论12株桑源克雷伯菌对氨基糖苷类抗生素耐药情况严峻,氨基糖苷类aadA1耐药基因检出率最高;ST260是主要的序列型,菌株之间存在遗传多样性,为环境中桑树来源的克雷伯菌病原体致病机制提供理论依据。

转基因猪技术及其在农业上的应用

转基因猪技术不仅可用于猪的育种,还可应用于生物医药领域。该技术对养猪业生产水平的提高和人类健康的改善均有重要的应用价值。本文从转基因猪制备所需的显微操作技术和介导外源基因整合方法两方面对转基因猪技术的研究进展进行综述,并简要概括转基因猪技术在农业领域的应用现状。

猪TDRP1基因的电子克隆及生物信息学分析

利用生物信息学和比较基因组学方法,对猪TDRP1基因的结构、表达及功能进行分析,结果表明:(1)电子克隆获得猪TDRP1基因cDNA部分序列共776bp,包括119bp的5′UTR、561bp的编码区和96bp的3′UTR,共编码合成187个氨基酸多肽;(2)猪TDRP1基因CDS序列与人、小鼠和大鼠的同源性分别为85%、76.1%、77.1%.编码合成的猪TDRP1蛋白与人、小鼠、大鼠之间的同源性分别为82.5%、71.1%和70.1%;(3)猪TDRP1蛋白的相对分子质量为20489.8,不含信号肽,为1个可溶性蛋白,同时也是1个非分泌性蛋白,存在4个二级结构区段;(4)基于cDNA及EST数据库的检索显示,猪TDRP1基因至少在卵巢和甲状腺等组织中表达.

杜洛克母猪初情期日龄全基因组关联分析

【目的】母猪初情期日龄是重要的经济性状,直接影响母猪的繁殖利用年限,但调控母猪初情期启动的机制尚不清楚。【方法】基于全基因组芯片数据,对571头杜洛克母猪初情期日龄进行全基因组关联分析,筛选影响母猪初情期日龄的重要基因。【结果】571头杜洛克母猪的初情期日龄符合正态分布,初情期日龄最早为173 d,最晚为291 d,平均为224 d;初情期越早的母猪表现出更高的窝产仔数和平均窝重;通过质控,共有30281 SNP位点被用于全基因组关联分析,在前10个潜在SNP位点附近,找到ABCC8、BCAR3、NELL2和NSF等基因,这些基因的主要功能富集在ATP binding、第二性征发育、激素分泌的调控方面。【结论】初步筛选了影响母猪初情期日龄的基因,但具体功能需要进一步研究确认。此研究不仅能为解析母猪初情期启动的遗传机制提供参考,还能为母猪初情期日龄的遗传改良提供一定的理论基础。

转录组学在动物科学类专业生物信息学教学中的探索及实践

生物信息学作为生命科学领域的前沿学科,其教学尚处于起步阶段。转录组测序已有替代传统实时定量PCR的趋势,已成为畜牧科学家开展科研工作的常用手段和工具。大规模的转录组数据分析对计算环境的硬件和软件提出了更高的要求,给生物信息学的教学带来了难题。本文结合农业院校动物科学类专业特点和生物信息学转录组课程的教学实践,利用计算机集群和网络公共数据,以锻炼学生的科研能力为导向,开展转录组课程的个性化实践教学,旨在培养学生独立思考和解决问题的能力,提高学生适应新时代动物科学研究的能力。

杜洛克猪生长性状全基因组关联分析及候选基因鉴定

旨在对杜洛克猪生长性状进行全基因组关联分析及候选基因鉴定。本研究选用361头杜洛克种公猪作为试验群体,对达100 kg体重日龄、达100 kg平均日增重、达100 kg活体背膘厚和达100 kg眼肌面积性状进行测定,基因型信息使用50K单核苷酸多态性阵列进行分型,质控后得到31618个SNPs。使用GCTA软件利用基因组信息对各生长性状进行遗传参数估计,使用R软件rMVP包FarmCPU模型进行全基因组关联分析,鉴定与生长性状相关的基因组区域和候选基因。结果表明,达100 kg体重日龄、达100 kg平均日增重、达100 kg活体背膘厚和达100 kg眼肌面积性状的遗传力分别为0.27、0.29、0.16和0.11,属于中等遗传力性状,达100 kg体重日龄和达100 kg平均日增重的遗传相关和表型相关值均为-0.99,为强负相关关系。全基因关联分析结果表明,在达100 kg体重日龄和达100 kg平均日增重性状上共检测到3个显著SNPs,均位于10号染色体上。使用最小显著差数检验法对显著SNPs的等位基因型进行多重比较,显著SNPs rs81237156、rs81424502和rs81313018的优势等位基因分别为G、T和A。候选基因HACD 1和BAMBI在显著SNPs附近的候选区域内被鉴定与猪生长性状相关。本研究新发现的候选基因将促进对生长性状的理解,而新变异的识别可为猪育种的潜在标记提供新的思路。

大白猪眼肌面积、估计瘦肉率和背膘厚的加权一步法全基因组关联分析

旨在使用加权一步法全基因组关联分析方法,充分利用群体的表型、系谱和基因型信息,探索与大白猪眼肌面积、估计瘦肉率和背膘厚相关的候选基因。本研究收集21754头大白猪眼肌面积、估计瘦肉率和背膘厚的表型记录数据,其中基因型数据个体共1259头。通过方差分析和加权一步法全基因组关联分析,确定性状显著相关的数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)。并进行基因注释、GO(gene ontology)功能和KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路富集分析。计算结果表明,大白猪眼肌面积、估计瘦肉率和背膘厚的遗传力分别为0.4506±0.0173、0.4968±0.0174和0.4758±0.0172。利用加权一步法全基因组关联分析,定位到与眼肌面积显著相关的候选QTL区域10个,与估计瘦肉率显著相关的候选QTL区域8个,与背膘厚显著相关的候选QTL区域12个。后续基因注释、GO功能和KEGG通路富集分析显示,与眼肌面积相关的候选基因36个,共富集到7个条目;与估计瘦肉率相关的候选基因29个,共富集到2个条目;与背膘厚相关的候选基因41个,共富集到11个条目。分析这些条目中所包含的基因,结果显示其中部分候选基因与生长发育、肌肉脂肪和骨骼发育有关。如ADAL基因影响脂肪细胞分化等活动;FGF 9基因被报道参与骨骼发育等过程。本研究通过加权一步法关联分析定位到与大白猪生长性状相关的重要候选基因,结果扩展了大白猪生长性状的相关研究,并为今后该品种生长性状的基因组遗传改良提供重要分子标记。

利用人类全基因组亚硫酸氢盐测序数据检测CNVs的研究

DNA甲基化异常可能导致拷贝数变异(copy number variants,CNVs)的发生,而CNVs的发生又可能改变DNA甲基化水平。全基因组亚硫酸氢盐测序(whole genome bisulfite sequencing,WGBS)技术能够获得DNA水平的测序数据,具有挖掘CNVs的潜力和优势,但利用WGBS数据挖掘CNVs的效果尚不清楚。本研究选取了5款检测CNVs不同策略的软件(BreakDancer、cn.mops、CNVnator、DELLY、Pindel),基于人类的真实(2.62 billion reads)和模拟(12.35 billion reads)测序数据,进行150次CNVs检测,评估CNVs检出数量、精确率、召回率、相对检出能力、内存占用和运行时间等指标,旨在讨论利用WGBS数据检测CNVs的最佳方案。基于真实WGBS数据,Pindel检出缺失型和重复型CNVs的数量最多,CNVnator对缺失型CNVs的检测精确率最高,cn.mops对重复型CNVs的检测精确率最高,Pindel对缺失型CNVs的召回率最高,cn.mops对重复型CNVs的召回率最高。基于模拟WGBS数据,BreakDancer检出缺失型CNVs数量最多,cn.mops检出重复型CNVs数量最多,CNVnator对缺失型和重复型CNVs的检测精确率和召回率均为最高。与全基因组测序数据相比,CNVnator在真实和模拟WGBS数据中检出CNVs的能力与之相当。此外,DELLY和BreakDancer的内存占用峰值和CPU运行时间最小,CNVnator的内存占用峰值和CPU运行时间最大。结果表明,利用WGBS数据检测CNVs具有可行性,使用CNVnator和cn.mops在WGBS数据上检测CNVs的准确率较高,这些工作为利用WGBS数据深入研究CNVs和DNA甲基化之间的相互关系提供一定的参考和帮助。

PGC介导的TMEM182基因敲除性腺嵌合体鸡的制备

为深入研究TMEM182基因在鸡体内的功能和表现,试验采用原始生殖细胞介导法,利用CRISPR/Cas9介导的HMEJ基因编辑技术,对体外培养的原始生殖细胞TMEM182基因进行敲除,以期产生TMEM182基因缺陷性腺嵌合体鸡。选择3个sgRNA靶向TMEM182基因的第二外显子,利用T7E1进行基因打靶效率检测。对体外培养的PGCs进行外源基因mCherry定点插入,引起TMEM182基因插入突变,通过流式分选获得mCherry+PGCs。将mCherry+PGCs注射到发育至2.5 d的受体鸡胚,观察外源PGCs的性腺整合情况。结果显示:TMEM182-sgRNA1的打靶效率最高;通过将sgRNA1与模板质粒共转染PGCs,得到能稳定表达红色荧光的mCherry+PGCs;孵化第6天,在受体鸡胚性腺能明显观察到发出红色荧光的PGCs,最终孵化出10只小鸡。研究表明:利用CRISPR/Cas9技术对鸡PGCs进行基因编辑,制备性腺嵌合体鸡是一种高效、稳定的制备基因编辑鸡的方法。

长白母猪断奶至配种间隔全基因组关联分析

该研究旨通过全基因组关联分析定位影响长白母猪断奶至配种间隔的候选基因,以期为我国种猪育种工作提供理论参考。本研究以国家某核心育种场1063头长白母猪的断奶至配种间隔记录和50 K基因数据为研究材料,利用GEMMA软件的混合线性模型进行全基因组关联分析(GWAS),鉴定关联分析显著位点。结果表明,长白母猪第一胎次和第三胎次共存在5个显著SNPs。对5个显著位点进行单倍型分析,获得4个单倍型块。筛选到的BTG1、FUT1、FUT2、SCNN1G和CBLB基因可能是影响断奶至配种间隔性状的重要基因,该研究结果可作为以后种猪育种实践提供参考。

非洲猪瘟下猪新育种规划的研究

在非洲猪瘟疫情背景下,由于种猪交流中止等原因,延缓了核心群优质基因传递到商品群的速度,影响商品群生产效益。然而,猪新育种模式的育种方案还需要进一步研究。本研究调研了我国杜洛克猪、长白猪和大白猪的育种目标、群体结构和育种技术等参数,基于基因组数据利用MoBPS软件和随机模拟的方法模拟了传统繁育体系下传统模式和新模式的育种方案,并比较了各育种方案的育种效果。结果表明:短期(3世代)和长期(10世代)育种方案中,传统模式和封闭模式下扩繁群拥有独立的大白母猪策略中,扩繁群和商品猪窝产仔数、100 kg体重日龄、100 kg体重背膘厚、饲料转化率和断配间隔的遗传进展最大,经济效益也最大。因此,在受到非洲猪瘟的影响下,封闭模式下扩繁群拥有独立的大白母猪策略可以替代传统模式进一步提高商品群的经济效益。

GHR基因多态性与鸡生长、屠体性状的相关性分析

鸡的生长轴上,GH(生长激素)作为调节动物生长的重要激素,具有促进生长的功能。GH通过结合靶细胞表面的GHR(生长激素受体),形成GHR传导信号进入细胞产生生理功能。因此,GHR基因是GH调节细胞生理功能的关键基因。为了解GHR基因多态性与肉鸡生长、屠体性状的关联,本试验以“杏花鸡×隐性白洛克鸡”F2代资源群作为试验材料,通过PCR扩增和直接测序方法对GHR基因外显子的多态性进行检测,在第10外显子区域中发现2个SNP位点:A1514T和G1595A。关联分析结果显示,A1514T与鸡的活重、胸重、腿重、翅膀重、屠体重、胸肌剪切力等多个与生长和肉质相关的性状显著关联,G1595A与鸡的活重、腿肉重、屠体重、腿肌肉色、腿肌剪切力、胸肌剪切力、腿肌pH值和腿肌电导率等多个性状显著相关。生物信息学分析表明,2个SNPs属于同义突变,其可能导致GHR mRNA二级结构改变,还将导致GHR mRNA翻译过程中选择使用频率更低的密码子,从而可能影响GHR mRNA的翻译效率,进而影响GHR蛋白含量。综上所述,鸡GHR基因第10外显子上的2个同义突变可影响肉鸡生长和屠体性状。

细菌外囊泡介导抗生素抗性基因水平转移的研究进展

胞外囊泡是参与细胞间的物质传递和信息交流的重要媒介。近年来,细菌通过分泌外囊泡装载新型环境污染物抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在细菌间发生基因水平转移已被确认为ARGs水平转移的一种新途径。本文介绍了细菌外囊泡的概念、来源和功能,明确了细菌外囊泡在细胞通信和生物过程调控中的重要作用,说明细菌外囊泡介导ARGs水平转移的机制,明确细菌外囊泡在抗生素抗性基因传播中的关键作用。重点探讨了细菌外囊泡介导ARGs传播的影响因素及对生态环境的危害。本文以囊泡融合传播ARGs的新途径为切入点,综述了细菌外囊泡介导的ARGs在环境中发生水平转移的特征与机制,进一步完善了ARGs在环境中的分布和传播特征,对更深入地开发针对抗生素耐药性的阻控和削减技术具有重要意义。

ARG2基因在ALV-J感染DF-1细胞中的作用研究

为了研究线粒体相关基因精氨酸酶2(arginase-2,ARG2)在J亚群禽白血病病毒(J subgroup leukosis virus,ALV-J)感染中的作用,试验采用qRT-PCR方法分别检测感染ALV-J后试验组鸡不同器官和DF-1细胞中ARG2基因的表达情况,分析ARG2基因和ALV-J感染之间是否有联系;设计ARG2基因的过表达载体(过表达ARG2组)和干扰片段(干扰ARG2组)转染DF-1细胞,并以pcDNA3.1或Si-NC为对照,采用qRT-PCR方法检测ARG2基因的过表达和干扰效率;采用qRT-PCR、Western-blot和间接免疫荧光试验检测过表达或干扰ARG2基因后感染ALV-J的DF-1细胞中gp85基因及Env蛋白表达情况,从而综合分析ARG2基因对ALV-J复制的影响。结果表明:与对照组相比,试验组鸡的脾脏、法氏囊中ARG2基因相对表达量极显著降低(P<0.01),而肾脏中ARG2基因相对表达量极显著升高(P<0.01)。同时在体外试验中,ARG2基因在感染后第6,12小时时相对表达量降低(P>0.05或P<0.05),而在第24,48,74,108小时相对表达量显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01)。与对照组相比,过表达ARG2组ARG2基因相对表达量极显著升高(P<0.01),干扰ARG2组ARG2基因相对表达量降低(P>0.05或P<0.05),并选择干扰片段SI-ARG2-001进行后续试验。过表达ARG2基因后,与对照组相比,过表达ARG2组第12,24小时的gp85基因相对表达量显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01),Env蛋白表达量显著上调(P<0.05),Env免疫荧光信号强度增强;干扰ARG2基因后,与对照组相比,干扰ARG2组第6,12,48小时的gp85基因相对表达量显著或极显著降低(P<0.05或P<0.01),Env蛋白表达量显著下调(P<0.05),Env免疫荧光信号强度减弱。说明ARG2基因可以促进ALV-J在DF-1细胞中的复制。

好氧堆肥对畜禽粪便氟喹诺酮类抗性基因消减的研究进展

在畜禽养殖业中,氟喹诺酮类抗菌药(fluoroquinolones antibiotics, FQs)的广泛使用导致氟喹诺酮类抗性基因(fluoroquinolones resistance genes, FRGs)在环境中传播,对环境生态造成威胁。目前,好氧堆肥是去除FRGs的有效手段之一。笔者综述了畜禽粪便好氧堆肥中不同因素[FQs、微生物群落、可移动遗传元件(mobile genetic elements, MGEs)、环境因素(温度、pH值、含水量、碳氮比、电导率等)和重金属]对FRGs去除效果的影响,旨在为FRGs的有效控制提供参考。

羧化不全骨钙素与雄性动物生殖关系研究进展

骨钙素(OCN)是一种由成骨细胞分泌的多肽类激素,有羧化和未完全羧化两种结构。现已证明OCN是通过其体内代谢活性形式羧化不全骨钙素(uOCN)在体内多个系统发挥内分泌功能,例如它对葡萄糖和能量代谢、雄性动物生殖能力和大脑生长发育等均具有调控作用。研究表明uOCN可以通过胰岛素、维生素D介导途径和下丘脑-垂体-性腺轴促进动物睾丸间质细胞生成并分泌睾酮,从而提升雄性动物的生殖能力。因此,对uOCN与雄性动物生殖关系进行综述可为更进一步研究提供参考,不仅有助于研究如何提升雄性动物生殖能力,还可以避免滥用药物对动物自身造成的伤害。本文主要围绕OCN的产生、OCN的结构和OCN有利于睾丸间质细胞产生睾酮的功能及其相关机制进行综述,旨在为人类与动物的生殖健康提供参考。

25-羟基胆钙化醇在雄性动物生殖中的研究进展

25-羟基胆钙化醇是维生素D_(3)经肝胆羟化后的代谢产物,被称为活性维生素D_(3)。维生素D不仅在调节钙磷代谢中起重要作用,而且对动物体内激素合成及动物生殖也有显著影响。作为维生素D在体内的主要代谢产物,25-羟基胆钙化醇在雄性动物生殖方面的作用逐渐引起重视。该文主要就25-羟基胆钙化醇与维生素D的关系、通过相关代谢酶和受体发挥作用、调控雄激素合成和分泌以及提高精液质量等方面进行综述,旨在揭示25-羟基胆钙化醇提高雄性动物生殖能力的机制,为推进其在畜牧业生产中的应用提供依据。

自噬相关蛋白ATG5/BECLIN-1调控细胞自噬和凋亡的分子机理研究进展

ATG5和BECLIN-1(酵母ATG6同源物)是自噬体形成过程中所必需的两种自噬相关蛋白质,它们除了促进自噬体的形成,还能诱导细胞凋亡的发生,被认为是调控细胞自噬和凋亡的分子开关蛋白。前期研究揭示ATG5通过组成泛素化系统ATG5-ATG12-ATG16L介导自噬体的形成,而BECLIN-1通过组成磷脂酰肌醇3-激酶(PtdIns3KC3)复合体诱导细胞自噬,现在认为ATG5的氨基端截短分子tATG5-N和BECLIN-1的羧基端截短分子BECLIN-1-C能诱导细胞凋亡。本研究对近年来ATG5和BECLIN-1调控细胞自噬和凋亡的研究进展作一综述,为研究ATG5/BECLIN-1调控细胞自噬和凋亡的分子机理奠定基础。

VIPR-1基因5′调控区多态位点与鸡就巢性的关联分析

本研究旨在探索血管活性肠肽I型受体(Vasoacitve intestinal peptide type I receptor,VIPR-1)基因5′调控区(-496～-1bp)多态性及其单倍型效应对鸡就巢性的影响,寻找影响肉鸡就巢性的分子标记,为降低或者剔除肉鸡就巢行为的育种研究提供相应依据。采用测序技术对498只清远麻鸡VIPR-1基因5′调控区进行多态性检测及基因型分析,利用最小二乘均数对VIPR-1基因5′调控区的多态位点与就巢性状进行相关分析,利用PHASE软件对多态位点进行单倍型分析。结果,VIPR-1基因5′调控区存在12个多态性位点,G-359T、G-266T、A-134G、A-94G、C-72G对18～43周龄的就巢持续天数影响达到显著水平(P<0.05),A-94G位点对18～54周龄的就巢率的影响达到显著水平(P<0.05);构建的单倍型对18～54周龄的就巢持续天数的影响达到极显著水平(P<0.01)。最小二乘分析结果表明,CCTGGGAAGCAG/TTGGGGAAGCAC型个体的就巢持续天数比其它单倍型个体极显著的延长(P<0.01)。结果表明,VIPR-1基因5′调控区(-496～-1bp)可能存在影响鸡就巢行为的分子标记,CCTGGGAAGCAG/TTGGGGAAGCAC型个体对鸡就巢性具有较大的遗传效应,可作为分子标记应用于家鸡就巢行为的筛选。