肉牛智慧养殖技术研究进展

肉牛智慧养殖技术是肉牛养殖业由粗放型向集约型转型升级的关键技术,在提升养殖效益及管理效率上发挥越来越重要的作用。国内肉牛养殖业面临着智能化设备利用率低、养殖场管理效率低、养殖成本偏高等产业突出问题。本文从肉牛个体识别技术、智慧表型采集技术、智慧发情鉴定技术、自动化饲喂技术、疾病检测技术、以及牛舍环境监测与清洁等6个方面概述了当前肉牛智慧养殖技术的研究进展和现状,阐述了关键技术的应用和原理,并对今后肉牛智慧养殖技术的发展进行了展望,以期为我国肉牛养殖智慧化发展提供参考。

沼泽型水牛NANOG基因5′调控序列克隆与功能分析

为探讨沼泽型水牛NANOG基因的表达调控模式,本研究扩增克隆了广西本地沼泽型水牛NANOG基因的5′调控序列片段,设计了-1 213、-745、-425和-312bp 4个缺失体片段,分别构建成EGFP报告载体。应用显微注射报告载体生产转基因水牛和猪胚胎,并转染水牛胎儿成纤维细胞。结果发现,EGFP的表达仅限于水牛囊胚内细胞团。各缺失体在猪4.5d胚胎中均能启动下游EGFP的表达,转录活性两两之间差异均极显著,按活性从大到小依次为-745、-425、-1 213和-312bp。各缺失体报告载体转染水牛成纤维细胞48h后均可见少数细胞发光,其中-425bp活性极显著高于其他缺失体,-1 213与-745bp之间无显著差异,二者均极显著高于-312bp。以上结果说明,水牛NANOG基因翻译起始位点上游-1 213bp在水牛囊胚中可以调控NANOG在内细胞团中的特异性表达;-1 213～-745bp含有多能细胞特异性的抑制子元件;-745～-425bp含有多能性细胞特异性的增强子元件;-425～-312bp含有非多能细胞特异性的增强子元件。

影响兔胚胎细胞核移植效率的因素

对兔胚胎细胞核移植(NT)的有关影响因素进行了系统研究。结果发现电场强度100V·mm-1,脉冲时间15μs,电脉冲3～4次的融合率显著高于其它组(P<0.05);融合前激活卵母细胞,分裂率和囊胚率显著高于融合后激活(P<0.05);当用8～16-细胞胚胎的卵裂球作供核时,卵裂率和囊胚率显著高于致密桑椹胚卵裂球为供核组;当重组胚在含3%发情牛血清(OCS)的TCM199中培养48h后,转入含10%FCS的TCM199中继续培养,卵裂率和囊胚率显著高于一直在3%OCS或10%胎犊血清(FCS)中培养的重组胚(P<0.05)。将22枚2～4-细胞期重组胚移入同期发情的受体母兔输卵管内,34d后产下NT仔兔1只。结果表明,电融合参数和供体胚胎的发育阶段以及受体卵母细胞的状态对NT效果有显著影响,在NT胚胎的不同发育阶段采用不同的血清种类和浓度可提高其胚胎发育能力。

影响水牛胎儿成纤维细胞转染效率的因素

实验对电穿孔法和阳离子脂质体法转染水牛胎儿成纤维细胞的条件进行了系统摸索,获得了较好的DNA转染参数。电穿孔法转染时脉冲时间为15ms,电场强度为40～50V/m时,细胞的死亡率处于20%～50%之间,比较适合外源DNA转入水牛胎儿成纤维细胞。将脂质体与DNA的比例控制在8μL:2μg,可获得较高的转染率。相同培养条件下,脂质体法比电穿孔能获得更多的转基因抗性细胞集落,转染DNA的纯度和细胞的状态也明显影响脂质体法的转染效率。

微卫星标记分析广西水牛遗传多样性

为研究广西沼泽型水牛(Bubalus bubalis)核基因组的多态性,采用23对荧光标记微卫星引物,对随机抽取的60个广西本地水牛样本进行了PCR检测。结果表明,23对引物中,有19对可以获得特异性产物且存在多态,平均有效等位基因数为4.0189,基因座ILSTS086含有13个等位基因;各微卫星基因座的平均杂合度变化范围为0.1852~0.4722,ILSTS019基因座平均杂合度最高(0.4722),而ILSTS017平均杂合度最低(0.1852);群体基因平均多态信息含量(PIC)为0.6639,19个标记中有18个PIC大于0.5,属高度多态位点。

水牛β-酪蛋白5′启动区的克隆和序列分析

水牛β-酪蛋白是水牛奶中最重要的蛋白质之一。本实验参照奶牛、绵羊、山羊的β-酪蛋白结构基因序列设计了一对引物P1、P2,以本地水牛基因组为模板,采用高保真ExTaq酶,LA-PCR扩增得到水牛β-酪蛋白基因的5′启动区序列,克隆到pMD18-T上,测序后得到长4.4kb的序列。与牛、山羊和绵羊同区段基因序列进行多重序列比较,并根据多重序列比较结果预测了该区中包含的核心启动子序列TATA盒、5′-UTR(非翻译区)、乳腺组织特异性转录因子(MGF)等重要元件。以该区序列构建的部分反刍动物的进化树与实际的进化关系保持了很好的一致。

基于线粒体控制区变异的水牛群体遗传分析

为探讨沼泽型水牛与河流型水牛之间的线粒体D-loop区差异与进化关系,对26头广西本地水牛、8头贵州贵阳水牛、11头广西水牛与河流型水牛杂交后代、9头尼里拉菲和12头摩拉水牛(共5个群体66头水牛个体)的线粒体全长D-loop序列进行了扩增测序分析.结果发现66头水牛912 bp的D-loop多重序列比较有147个多态位点,形成58个单体型,沼泽型水牛与河流型水牛单体型明显分成2簇.以牛为外群构建的单体型进化树显示,沼泽型与河流型水牛分成明显2大支,河流型水牛聚成1支,而沼泽型水牛内部又分成2个侧支.通过Median joining net-work分析亦发现3个不同的簇,与进化树分析结果一致.对该区碱基错配分布分析表明,水牛群体在历史上发生2次独立的群体扩增事件.为进一步验证试验结果,从GenBank下载了211条水牛D-loop序列与笔者研究获得的序列整合分析,在共有序列878 bp区域中,包含了158个多态位点和129个单体型,以牛为外群的进化树分析与单体型网络分析表明,沼泽型水牛分成2簇,所有的河流型水牛聚集成紧密的1簇.碱基错配分布分析结果呈现2个明显的峰,进一步推断水牛群体在历史上发生过2次较大的群体扩增事件.综合上述研究结果推断,沼泽型水牛与河流型水牛来自不同的家养化事件,沼泽型水牛起源于中国,其祖先可能存在2个基因池.

骨形成蛋白-15基因研究进展

骨形成蛋白-15(BMP-15)是属于转移生长因子-β超家族生长因子的一种分泌型信号分子,仅在卵母细胞中特异性表达,具有促进卵泡生长,阻止黄体早熟的作用。开展对BMP-15基因的研究将有助于人们从基因角度阐明不育或多胎的形成和发展机制,对医学和畜牧业等领域将产生积极的影响。从BMP基因控制排卵数的机制入手,总结BMP-15基因的研究进展。

兔·卵·母·细·胞·孤·雌·激·活·的·研·究

本研究探讨了兔卵母细胞孤雌激活的方法。兔卵母细胞经7%乙醇单独激活处理5min的卵裂率(13.0%),显著低于乙醇处理后在2mmol/LDMAP继续处理3h(48.1%)和5μmol/L离子霉素处理后在DMAP继续处理3h的卵母细胞(92.2%);离子霉素+DMAP处理组的囊胚发育率(27.1%)亦显著(P<0.05)高于乙醇+DMAP处理组(15.4%)和乙醇单独处理组(0%)。当用离子霉素和DMAP激活处理时,注射hCG后18h卵母细胞的卵裂率(92.1%)和囊胚率(35.3%)最高2,4h后卵母细胞的卵裂率(19.0%)和囊胚发育率(4.2%)均显著(P<0.05)下降。卵母细胞经离子霉素激活处理后,在DMAP继续处理1、35、h的卵裂率差异显著(P<0.05);而囊胚发育率无显著(P>0.05)差异。离子霉素和DMAP处理后再电激1次对卵母细胞的卵裂率(83.3%、80.0%)和囊胚率(30.0%、27.0%)无显著(P>0.05)影响。以上研究表明:离子霉素+DMAP是兔卵母细胞最有效的激活方法,注射hCG后18h的卵母细胞可取得较好的激活效果。

慢病毒法生产转基因鸡的初步研究

[目的]探索利用慢病毒生产转基因鸡的适宜方法。[方法]以增强型绿色荧光蛋白为报告基因构建慢病毒载体,包装病毒后感染鸡早期受精卵,并检测不同注射操作和不同接种滴度对鸡胚存活率的影响,同时对接种病毒鸡胚的GFP表达情况进行检测。[结果]采用105、106和107IU/ml的慢病毒滴度,鸡胚孵化率分别为87%、72%和66.7%。以雏鸡血液基因组为模板PCR鉴定转基因阳性率为45.5%;冰冻切片技术发现GFP基因在鸡体内不同组织的表达强度差异显著,免疫系统内表达最强,生殖系统和肌肉组织中GFP基因无表达。[结论]试验初步筛选出较适宜的慢病毒感染滴度,该结果为研制蛋鸡生物反应器和转基因鸡抗病新品系奠定了基础。

水牛胎儿成纤维细胞转染外源基因的初步研究

研究了水牛胎儿成纤维细胞(buffalo fetal fibroblasts,BFF)转染外源基因后的细胞生物学特性。纯化含有绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)和新霉素抗性基因的线性化载体,用脂质体法转染体外培养3代的BFF细胞,应用抗生素G418筛选2周后挑取转基因抗性细胞集落扩大培养。结果发现:经过G418筛选后细胞增殖活力下降,胰蛋白酶消化法共分离获得162个转基因水牛阳性细胞集落,转移到24孔板扩大培养后,132个(85.2%)细胞集落可以存活,转移到4孔板中后仅有52个(32.1%)细胞集落能继续生长,最终能在35 mm培养皿中大量培养的只有15个(<9.3%)。抗性细胞由梭形、成簇生长变为多角形、不规则形弥漫生长,立体感减弱,细胞生长速度减慢,活力下降。染色体核型异常率增加,10个抗性细胞集落核型正常率平均为61%,显著低于对照组86.7%(P<0.01)。研究结果为建立和优化BFF细胞转染外源基因平台奠定了工作基础。

兔卵母细胞去核方法的研究

本研究观察了兔卵母细胞的纺锤体在不同条件下的变化,并对不同去核方法的去核效率进行了比较.结果表明,在卵母细胞去核时应用piezo-driven操作系统,能有效减少去核对卵母细胞的机械挤压损伤,使卵母细胞去核后存活率达98%.卵母细胞中极体与核的相对距离随着卵龄的增加而加大,卵龄16h的卵母细胞只有70.4%的核位于极体附近,当卵龄增加到19 h时,这一比例下降到60.5%.用spindle view系统能有效提高去核效率,使去核率从盲吸法的83.8%提高到98.4%,且发现在注射hCG后19 h左右去核较为合适.纺锤体对环境变化敏感,适宜的温度为36～37℃,温度不适容易使纺锤体解聚.

线粒体DNA在家畜遗传多样性研究中的应用

近年来动物线粒体DNA在遗传进化学方面的研究成为分子进化遗传学领域的研究热点,线粒体基因组已成为分子遗传学和系统进化的一个重要模式。作者就动物线粒体DNA的研究及其在家畜遗传多样性研究中的应用作一简要综述。

浅谈生理学教学模式的改革

生理学作为医学专业的主干课程,是相关专业的必修核心内容,为多门后续学科提供重要的科学基础。为此,生理学在动物医学专业中的地位显得尤为重要,这就要求生理学教师能真正的掌握教学技巧与技能,不断地进行教学模式探究,激发学生高效学习,培养学生参与实践的能力。笔者通过对多年来的生理学教学尝试,提出几点教学对策与建议,希望与广大同仁一起研究探讨。

多媒体在动物生理学教学中的应用体会

多媒体教学作为一种教学方式,是计算机技术与教学实践相结合的产物。利用多媒体教学手段开发学习资源,构建新的教学模式,达到最佳教学效果,已成为国内外提高教学质量,改革教学方式的重要手段。作者根据多年的教学经验阐述了多媒体在动物生理学教学中的应用体会。

利用PCR技术筛选微卫星标记及其应用

微卫星DNA具有分布广泛、高度多肽性、保守性等特点,已广泛应用于遗传连锁图谱、种群进化、法医科学和人类疾病的鉴别诊断等领域,通过研究微卫星DNA突变机制,可以确定微卫星DNA在真核基因组的排列形态及其相应的生物学特性。其中,利用PCR技术快速筛选微卫星,可以提高微卫星突变分析和多肽性分析的灵敏度和准确性。

第三代慢病毒高效率包装系统的建立

慢病毒介导法是最有前途的转基因动物生产方法之一,高滴度慢病毒颗粒的包装是慢病毒转基因动物技术的关键。本研究应用含有增强型绿色荧光蛋白基因(eGFP)的第3代慢病毒载体系统,用脂质体转染法将慢病毒系统4质粒共转染293T包装细胞,培养48～72h收集病毒上清液,通过超速离心进行浓缩,采用批量快速测定法(LaSRT)测定病毒滴度。结果显示,用脂质体转染法包装的慢病毒能成功地感染293T细胞,经检测病毒滴度达到5×108IU/mL以上,初步建成了高滴度慢病毒包装平台,为慢病毒介导制作转基因动物奠定了良好的研究基础。

沼泽型水牛CYP19A1基因克隆、序列分析及组织表达研究

旨在对沼泽型水牛CYP19A1基因进行克隆、生物信息学分析及对其在水牛组织的表达规律进行系统的探索。根据GenBank已公布的牛CYP19A1基因序列,设计特异性引物应用RT-PCR方法扩增克隆获得目的基因片段;应用生物信息学方法,分析和预测了水牛CYP19A1的理化性质、蛋白质二级及三级结构;应用QRT-PCR技术对CYP19A1在水牛组织的表达进行了差异分析。测序结果表明:水牛CYP19A1基因的编码区全长1 512bp,共编码503个氨基酸。多重序列比较分析显示水牛CYP19A1核苷酸序列与牛、绵羊、猪、人、马相应序列相似性分别为99%、98%、91%、86%和84%,结合系统进化树分析结果推测,CYP19A1基因在不同物种以及进化的过程中具有高度保守性。定量分析结果显示:水牛CYP19A1在水牛垂体、大脑、肝脏、骨骼、卵巢、肌肉和心脏组织具有不同程度的表达,其中垂体和大脑表达量最高,骨骼和卵巢次之,肌肉表达最低。本研究成功地克隆了沼泽型水牛CYP19A1基因并研究了其在不同水牛组织中的表达规律,为阐明其在水牛性腺中参与的激素合成转化规律等研究奠定了理论基础。

动物医学专业研究型生理学教学模式的探索与启示

文章围绕本科生参加科研工作的感受,以本科生的视角,从几个方面介绍了研究型教学模式带给尚处于本科学习阶段学生的影响和收益。

水牛BMP1基因对颗粒细胞增殖与凋亡的功能研究

本研究旨在探讨BMP1基因对体外培养水牛颗粒细胞增殖与凋亡的影响,采用qRT-PCR检测体外培养0、24、48、72和96h水牛颗粒细胞中BMP1基因的表达规律,通过在水牛颗粒细胞培养液中添加BMP1基因重组蛋白和抗BMP1抗体,观察其对体外培养水牛颗粒细胞增殖变化的影响,并应用qRT-PCR和Western blotting方法检测与细胞增殖和细胞凋亡相关因子表达的变化规律。结果显示,随着颗粒细胞体外培养时间的延长,BMP1基因的相对表达量显著上调(P<0.05),96h培养组BMP1表达最高。添加BMP1重组蛋白可显著促进水牛颗粒细胞的体外增殖(P<0.05),并能够显著上调细胞周期关键蛋白Cyclin D1、Cyclin D2和PCNA mRNA表达水平(P<0.05),同时显著抑制了细胞凋亡信号通路中促凋亡相关因子(Fas、FasL、TNFR1、TNF-α、Cytochrome C、Apaf1、Chop、Caspase-3、Caspase-8和Caspase-9)mRNA表达(P<0.05)。Western blotting检测结果表明,BMP1重组蛋白能够抑制Fas、Bax和Caspase-9蛋白表达,蛋白与mRNA表达一致。而添加抗BMP1抗体的试验则得出相反的结果。综上表明,BMP1基因能通过调控相关基因的表达促进体外培养水牛颗粒细胞的增殖并抑制其凋亡,在水牛卵泡发生过程中具有重要的调控功能,为阐明BMP1基因参与家畜卵泡发生的分子机制奠定基础。