虚拟仿真实验在动物科学专业教学中的运用

随着科技的快速发展,虚拟仿真技术已经在许多领域取得了显著成果。在高校新农科旗帜下的动物科学专业教学中,存在着周期长、成本高、实习场所缺乏等问题,而虚拟仿真技术正是其最优解,因此在实验课程教学中运用也日益增多。从理论与实践的角度,对虚拟仿真在动物科学专业教学中的运用进行了探讨,以期为动物科学领域的研究与教学提供参考。

核酸-蛋白质互作的生物化学研究方法

研究核酸-蛋白质的互作是揭示生命活动机理的基础,文章简要综述了用于研究核酸-蛋白质互作的各种生物化学方法。从体内、体外两个研究角度,针对核酸、蛋白以及复合物3个研究水平,概述了硝化纤维膜过滤实验、足迹法、EMSA、Southwestern杂交等经典分析方法的原理、发展和运用。还着重介绍了最近在表观遗传学领域中广泛运用的nChIP、xChIP等基本染色质免疫沉淀(ChIP)技术及其衍生出的ChIP-on-chip等方法。

FSH处理对猪颗粒细胞中类固醇合成酶基因的表达及其调控区组蛋白H3修饰的影响

【目的】研究FSH处理对猪卵巢颗粒细胞类固醇合成酶、垂体激素受体、凋亡相关等基因表达的影响及此过程中组蛋白H3修饰的变化情况。【方法】首先,采集猪卵巢组织并用注射器抽取方法收集卵泡颗粒细胞,用含血清体系体外培养颗粒细胞至贴壁,血清饥饿16h后用终浓度5IU·mL^(-1)的FSH处理24h,并收集细胞。其次,提取细胞m RNA,采用qRT-PCR方法检测类固醇合成酶(STAR、CYP11A1、HSD3B和CYP19A1)、垂体激素受体(FSHR和LHR)、凋亡相关基因(XIAP和Fas L)m RNA的表达变化,最后,相同处理后固定细胞,采用染色质免疫沉淀结合q PCR(Ch IP-q PCR)方法检测类固醇合成酶基因STAR、CYP19A1和HSD3B上游转录调控区组蛋白H3修饰(H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac和H3K14ac)状况。【结果】5IU·mL^(-1)的FSH处理引起类固醇合成酶基因STAR、CYP19A1和HSD3B分别为2倍(P<0.01)、2.8倍(P<0.01)和3.6倍(P<0.05)的显著上调,而CYP11A1表达水平没有显著变化;FSH处理对垂体激素受体FSHR、LHR和凋亡相关基因XIAP、Fas L影响不显著。在上调的三个类固醇合成酶基因中,HSD3B调控区组蛋白H3修饰变化最为显著,H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac和H3K14ac结合分别有14.7倍(P<0.01)、13.6倍(P<0.01)、19.7(P<0.01)倍和2.5倍(P<0.05)的显著上调;STAR基因调控区的H3K9ac在处理后有11.1倍的显著下降(P<0.05);CYP19A基因调控区的H3K4me3和H3K9ac分别有0.5倍的上调(P<0.01)和10.4倍(P<0.01)的下降,其余组蛋白修饰在处理前后没有显著变化。【结论】FSH处理24h对颗粒细胞类固醇合成酶基因转录有显著上调作用,对其转录过程有H3组蛋白修饰参与,组蛋白修饰模式具有基因特异性。垂体激素受体和凋亡相关基因的应答可能需要FSH和其他因素的联合作用。

猪不同程度闭锁卵泡判定方法的比较研究

以猪卵泡为试验材料,在总结各种分类方法的同时,通过具体的试验分析了几种可持续跟踪研究的分类方法(外观形态、颗粒细胞密度、孕酮(P4)和雌二醇(E2)的比值)间的关系。经过对239个卵泡的分离和检测,以及对在不同闭锁阶段各20个共60个在各个判定指标上都达到一致的卵泡进行分析和比较,检验各判定指标与猪卵泡闭锁的关系,形成了合理的综合判定标准:在外观判定基础上将颗粒细胞数小于2 500μL-1、2 500～10 000μL-1、大于10 000μL-1分别定义为健康、早期闭锁及晚期闭锁卵泡,而相应的P4/E2值分别为小于5、5～20及大于20。

基于直向同源序列的比较基因组学研究

直向同源序列在不同的物种中具有相近甚至相同的功能、相似的调控途径,扮演相似甚至相同的角色,而且,绝大多数核心生物功能就是由相当数量的直向同源基因所承担,它是基因组序列的功能注释与分析中最可靠的选择,其特殊的生物学特性决定:利用直向同源序列开展比较基因组学研究,必将为探测不同生物在进化过程中重要功能基因的出现、表达和丢失提供线索。文章从直向同源基因的基本特性、直向同源序列与比较基因组学的关系、应用直向同源序列开展比较基因组学相关研究方法、现状等展开综述。

表达在猪卵巢组织的新直向同源基因SLC25A3的模拟分析及其试验研究

目的借助比较基因组学、模拟分析和具体试验,快速获取直向同源序列结构和功能信息。方法通过"基于模式生物基因导向的EST功能注释法"鉴别出猪直向同源ESTs,以一个直向同源的线粒体磷酸载体编码基因SLC25A3为基础,结合组织表达信息,筛选卵巢组织中表达的ESTs序列进行该基因的虚拟克隆,并通过引物步移法进行具体的试验序列研究。结果鉴别、获取了直向同源基因SLC25A3的基因结构及功能信息,进行了试验具体研究,获得了该基因的cDNA全序列,实现了功能信息的物种间传递。结论结合基于模式生物基因导向的EST功能注释法和大量生物信息学工具,可以快速获得直向同源基因及其序列和功能信息,实现有价值信息在物种间的快捷转移和传递,为比较基因组学研究中序列功能注释与分析提供可靠的选择。

南阳黑猪肌内脂质沉积相关lncRNA鉴定和功能预测

为了探讨长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)在南阳黑猪肌内脂肪沉积中的重要作用,通过分析已发表的南阳黑猪高脂组和低脂组背最长肌转录组数据,通过编码潜能预测获得可能的lncRNA,结合DESeq2软件筛选出在南阳黑猪高脂组和低脂组背最长肌差异表达基因和lncRNA,并通过GO和KEGG通路富集分析,找出与南阳黑猪肌内脂肪沉积相关的差异表达lncRNA。结果表明,通过编码潜能预测获得61个新的lncRNAs,新鉴定lncRNAs和已知lncRNAs与编码基因相比较表现出一些典型特征,如转录本长度较短、外显子数较少。差异表达分析发现,814个编码基因和98个lncRNA在低脂和高脂组背最长肌间差异表达。差异表达的基因参与了多种与脂质代谢相关的信号通路,如甘油三脂代谢、PPAR信号通路、脂肪酸生物合成、脂肪酸降解等。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析表明,一些lncRNA可能作用于潜在的靶基因,参与脂质代谢过程,调控背最长肌脂质沉积。研究结果为进一步深入研究与猪脂质沉积相关的lncRNA生物学功能及调控机制奠定了基础,在未来育种中改善猪肉性状,促进猪的选择进程。

猪卵泡闭锁过程中circINHBB的鉴定及其对颗粒细胞凋亡的影响

【背景】卵泡的发育状况和成熟排卵数量是哺乳动物的繁殖力和生产性能的重要决定因素。卵泡闭锁是卵泡停止发育并发生退化的过程,可能发生在卵泡发育的各个阶段,而闭锁的发生与卵泡颗粒细胞的增殖和凋亡情况密切相关,而颗粒细胞的凋亡过程十分复杂并且受到各种细胞因子的调控作用。环状RNA(circRNA)是近年来在生物体内发现的一种环状结构非编码RNAs(ncRNAs)。研究证明circRNA普遍存在于各个组织且参与到各种生理过程的调节中,但其在家畜繁殖学领域,尤其是猪卵巢和卵泡中的表达变化、位置分布和生物学功能研究较少。抑制素(INH)是一种性腺糖蛋白激素,主要由雌性动物卵巢卵泡的颗粒细胞产生,是控制哺乳动物排卵的重要因子。前期实验发现,猪卵泡中INHβ亚基INHBB编码基因的mRNA的前体可能形成一个circRNA,即circINHBB。【目的】在猪中等有腔卵泡组织中验证circINHBB的序列结构及其在颗粒细胞中的分布情况;分析其在健康、闭锁卵泡中的表达差异;在体外培养的猪卵泡颗粒细胞中探索了circINHBB对细胞凋亡的调控作用,并对circINHBB可能介导的功能性miRNA做出预测,为家畜繁殖领域的circRNAs研究扩宽思路,为提高家畜繁殖力研究提供参考。【方法】采集中等大小猪卵泡,进行RNA提取及反转录获得猪卵泡的cDNA,利用反向引物进行PCR扩增,PCR扩增产物经Sanger测序证明circINHBB的序列和环状结构;设计circINHBB的特异性荧光探针,运用FISH实验验证circINHBB在猪卵泡颗粒细胞核、质中的分布情况;然后,通过外观、激素和颗粒细胞密度指标选取健康和闭锁两组,用qRT-PCR检测circINHBB在猪健康和闭锁卵泡中的表达差异;最后,设计circINHBB的特异性siRNA(si-circINHBB),在体外培养的猪卵泡颗粒细胞中,转染si-circINHBB及其对照,利用流式细胞术检测circINHBB对猪卵泡颗粒细胞凋亡的调控作用,预测circRNA可能参与的miRNA调节。【结果】PCR及Sanger测序验证了circINHBB在猪卵泡中的特异性存在,且证实了circINHBB是由INHBB编码基因的mRNA的前体经反向可变剪切形成的环状结构RNA;FISH实验进一步验证了circINHBB在猪卵泡颗粒细胞的细胞质中分布;qRT-PCR结果证实,与猪健康卵泡相比,circINHBB的表达量在猪闭锁卵泡中显著降低;流式细胞术检测结果表明当敲减circINHBB后,猪卵泡颗粒细胞的凋亡水平显著上升,说明circINHBB对猪卵泡颗粒细胞的凋亡有显著的抑制作用;生物信息学分析表明,circINHBB可能与10个已知miRNA相互作用,通过TGF-β、Notch等信号通路参与调控颗粒细胞凋亡及卵泡闭锁过程。【结论】在猪卵泡中验证了circINHBB的环状结构及胞质中的特异性表达分布,证实了其在闭锁卵泡中表达量低于健康卵泡,通过体外实验证实了circINHBB是细胞凋亡的抑制因子,可能通过吸附相关miRNA参与调节卵泡的发育和闭锁过程。

新农科背景下虚拟仿真教学在牛生产学教学中的必要性探讨

在新农科建设的背景下,传统牛生产学教学制约颇多,限制了该课程教学目标的达成。将虚拟仿真教学方式引入牛生产学的实践教学中,不但能突破时空条件的限制,避免各类疾病感染风险,节约教学成本和资源消耗,而且与OBE教学理念及自主学习、终身学习理念完美融合,符合现代化智慧农业发展和新农科建设需求。其能极大地弥补传统教学方法的不足和实地教学的限制,提升教学质量,从而提高农科人才的专业素养,力求达到新农科条件下高校动物科学专业的人才培养目标。

《动物解剖学》混合教学模式的构建及思考

《动物解剖学》是动物科学、动物医学等专业的一门专业基础课程,理论性与实践性均较强。传统的教学方法存在教学模式单一、独立实践机会少及课程考核方式片面等问题。针对目前《动物解剖学》教学现状,结合三维模型虚拟技术及翻转课堂理念,从现有问题以及教学方法、考核模式的改进等方面进行了探讨和尝试,以期提高《动物解剖学》的教学效果,为提高素质型人才培养质量提供参考。

二花脸猪ABCG8基因的蛋白功能与组织表达分析

ABC转运蛋白8(ABCG8)基因与家畜抗逆性相关,为探究猪ABCG8编码的蛋白功能及其在各组织中的表达,通过PCR技术克隆二花脸猪ABCG8基因,使用在线生物信息学方法分析ABCG8质结构与功能,利用qRT-PCR检测其组织差异性表达分析。结果表明:该蛋白子式为C3638H5712N982O1027S35,编码730个氨基酸,分子量为80761.43 kD,pI值为8.73,GRAVY值为0.071,属于疏水蛋白。该蛋白存在109个潜在的N-磷酸化位点和6个O-糖基化位点,不存在信号肽序列,二级结构主要由α螺旋(43.01%)、β-转角(6.16%)、延伸链(14.52%)和无规则卷曲为(36.30%)组成,主要定位在细胞膜和内质网,是定位于细胞膜上的多次跨膜蛋白,可能与ABCG5、NPC1L1、CYP7A1、NR1H3、SCARB1、SREBF2、APOA1、NR1H2、SQLE、NR1H4等蛋白存在相互作用关系。此外,ABCG8基因在二花脸猪各组织中的表达谱分析表明,ABCG8基因在肝脏组织中的表达量最高,小肠次之,在其他组织中几乎不表达。研究结果为进一步研究ABCG8在猪生长性能和肉质性能调控中的机理研究奠定了基础。

猪TGF-β基因家族成员的鉴定、进化及表达分析

为了明确猪TGF-β基因家族的功能和进化关系,运用HMMER并结合BLAST对猪的TGF-β基因家族成员进行鉴定,运用多种生物信息学方法对序列进行分析,运用转录组数据分析TGF-β基因家族的组织表达规律,并对TGF-β基因家族进行功能富集分析。结果表明:猪TGF-β基因家族共有36个成员,编码蛋白质的氨基酸数量在153~719,相对分子质量在16.44~79.41 kDa,等电点在4.93~11.78,均为亲水性蛋白。二级结构以无规则卷曲为主,其次是α-螺旋。系统进化树分析表明TGF-β基因家族分为三大亚类,猪TGF-β基因家族成员与人和小鼠的TGF-β基因家族成员分别聚集,说明其进化关系较近。基因结构和结构域中同一类群的不同TGF-β基因家族成员具有较高的相似度。转录组数据显示大多数TGF-β基因家族成员在成年公猪和母猪27种不同组织和外周血单核细胞中均有表达,其中GDF1和TGFB2基因在成年猪所有组织中高表达。功能富集分析发现TGF-β基因家族参与众多的生物学过程和病理过程。研究结果为深入解析猪TGF-β基因家族的生物学功能奠定基础。

如皋黄鸡不同产蛋时期卵巢卵泡变化规律分析

为探索不同产蛋时期如皋黄鸡卵巢卵泡变化规律,选取预产期(16周龄)、产蛋初期(20周龄)、产蛋高峰期(27周龄)、产蛋末期(64周龄)如皋黄鸡蛋鸡,对输卵管、卵巢重量、等级前卵泡数进行统计,同时卵巢进行组织切片HE染色后对原始、初级、次级卵泡进行了观察和测量统计,对不同阶段卵泡的数量变化进行了比较分析。结果表明:随产蛋时期的推进,卵巢、输卵管重呈上升趋势,4种等级前卵泡数量在产蛋高峰期达最高值;次级卵泡数量在预产期最高,不同直径的次级卵泡数量在产蛋期进程中变化规律有所不同;此外,初级卵泡平均直径在不同产蛋时期亦有差异。

猪HIF-1α基因启动子区及编码区的生物信息学分析

利用生物信息学方法,对NCBI中公布的猪缺氧诱导因子HIF-1α基因的5′端上游2000 bp长度的候选启动子区进行了核心启动子及转录结合位点的预测;同时对其所编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、信号肽、高级结构及进化关系进行了分析。结果显示:猪HIF-1α基因5′端上游存在潜在启动子区,存在CpG岛,存在多个转录因子结合位点,编码的蛋白为亲水性蛋白;蛋白质等电点为5.11,共由824个氨基酸组成,含量最高的为亮氨酸。HIF-1α蛋白主要定位于细胞核内,不存在跨膜结构域,为非跨膜蛋白,不存在信号肽,二级结构主要为α螺旋及无规卷曲。此外通过对猪HIF-1α基因序列的同源性比较发现,与猪HIF-1α基因同源性最近的是绵羊,同源性最远的是原鸡。此研究为猪HIF-1α基因结构和功能的探索提供了一定的理论依据。

“新农科”背景下动物科学专业生物化学课程改革的探索与实践

生物化学是生命科学相关专业一门重要的专业基础课,也是动物科学专业的必修专业课之一。在“新农科”大背景下,金陵科技学院动物科学与食品工程学院生物化学教研组对课程存在的问题进行了总结,并提出了“丰富课程资源、强化思政元素、创新教学模式、完善考核体系”思路指导下的“四位一体”的改革之路。

猪VEGFA 3′UTR生物信息学分析及其与miR-361-5p的靶向验证

为了扩增并分析猪卵泡颗粒细胞中血管内皮生长因子A(VEGFA)基因3编码区(3′UTR)序列、构建VEGFA 3′UTR荧光素酶报告质粒以及利用双荧光素酶报告基因验证miR-361-5p与VEGFA 3′UTR的靶向关系,试验通过RT-PCR扩增VEGFA 3′UTR,并用生物信息学方法分析预测其保守性及潜在的互作miRNA,最后将扩增的VEGFA 3′UTR序列克隆至荧光素酶报告载体中,与miR-361-5p mimics(试验组)或NC mimics(对照组)共同转染293细胞,通过双荧光素酶报告系统检测两组细胞的荧光素酶活性,从而鉴定miR-361-5p与VEGFA 3′UTR的靶向关系。结果表明:在猪卵泡颗粒细胞中成功扩增了VEGFA基因3′UTR序列,其在哺乳动物中保守性较高,有多个潜在miRNA结合位点;成功构建了VEGFA基因3′UTR荧光素酶报告质粒,证明了miR-361-5p可以直接作用于VEGFA基因3′UTR,抑制其荧光素酶活性。