玉米赤霉烯酮对奶牛乳腺上皮细胞生长和乳脂合成相关基因表达的影响

旨在探索不同浓度玉米赤霉烯酮(ZEN)对奶牛乳腺上皮细胞(MAC-T)生长和乳脂合成相关基因表达的影响。首先,用不同剂量ZEN处理MAC-T细胞36 h,血细胞计数板统计细胞数量,染色并分析细胞凋亡与坏死情况,筛选ZEN添加的合适剂量;接着,试剂盒检测ZEN对MAC-T细胞中活性氧(ROS)以及线粒体膜电位的影响;最后,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术,分析ZEN对MAC-T细胞增殖、凋亡、氧化应激和乳脂合成相关基因表达的影响。结果表明,低剂量ZEN(0.01~1.00μmol/L)有促进MAC-T生长的趋势,而高剂量ZEN(5.00~10.00μmol/L)显著降低MAC-T细胞数量;0.10μmol/L ZEN对MAC-T中ROS和线粒体数量无明显影响,但10.00μmol/L ZEN显著增加了MAC-T中ROS水平,降低了线粒体数量;RT-qPCR结果表明,0.10μmol/L ZEN显著促进增殖基因(CDK1、CCND2)、抗氧化基因(DHODH、GPX4)和抗凋亡基因(BCL-2)表达,但同时提高了凋亡基因(CAS-3、BAX)表达量;10.00μmol/L ZEN显著抑制增殖基因(PCNA、CDK1、CCND2)、抗氧化基因(DHODH、GPX4、AIFM2)和抗凋亡基因(BCL-2)表达,但显著促进凋亡基因(CAS-3、BAX)表达;值得注意的是,0.10μmol/L ZEN显著促进了乳脂合成相关基因(PPARγ、FASN、JAK-2),但10.00μmol/L ZEN显著抑制了这些基因表达。上述结果提示,不同浓度ZEN对MAC-T细胞的作用存在差异:0.10μmol/L ZEN可以促进MAC-T细胞生长和乳脂合成相关基因表达的同时,也会诱导凋亡基因表达;10.00μmol/L ZEN会诱导MAC-T细胞氧化应激、降低线粒体数量,抑制增殖、抗氧化、抗凋亡和乳脂合成相关基因表达,同时促进凋亡基因表达,导致细胞死亡。

组织特异性基因敲除小鼠生产的动物遗传学综合实验设计

设计了脂肪组织KDM2A基因特异敲除小鼠生产及基因型鉴定的综合实验。该实验采用线上线下混合的形式,以科研成果组蛋白赖氨酸去甲基化酶KDM2Aflox/-基因编辑杂合小鼠和脂联素(Adipoq)介导的环化重组酶(Cyclization recombination enzyme, Cre)-Adipoq-Cre工具小鼠为材料,通过设计小鼠的杂交实验方案,获得F3代小鼠。采用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)技术对F3代小鼠KDM2A和Adipoq-Cre的基因型进行鉴定,筛选脂肪组织特异KDM2A基因敲除小鼠(Adipoq-Cre+-KDM2Aflox/flox)。该实验设计涵盖经典遗传学孟德尔分离定律和自由组合定律、分子遗传学的基本理论、分子生物学检测技术、基因编辑技术、Cre-loxp介导组织特异性基因敲除等知识与技能。具有综合性、设计性及研究性的特点。

牦牛ANXA5基因的克隆、序列分析及表达研究

为了深入地讨论牦牛ANXA5基因序列的特点,阐述其组织及细胞表达特性,通过采集牦牛不同组织样品,如心、肝、脾、肺、肾、子宫、卵巢、输卵管等,提取总RNA。采用PCR、生物信息学软件、实时荧光定量PCR、免疫组化等技术对牦牛ANXA5基因进行克隆、序列分析及表达特性研究。结果显示,牦牛ANXA5基因CDS区长为966 bp,共编码321个氨基酸。与黄牛比较,发现共有6个碱基突变存在于牦牛ANXA5基因中。黄牛与牦牛的核苷酸和氨基酸同源性大于99%,与其他哺乳动物进行氨基酸同源性比较,结果也均在90%以上,说明ANXA5基因在长期进化中保守。在牦牛的肺组织中,ANXA5基因表达量最高,与其他组织差异极显著(P<0.01);在子宫和输卵管组织中表达量次之。ANXA5在牦牛不同时期卵巢颗粒细胞中均有表达,且表达量随时间增长而逐渐升高。结果显示,培养72 h颗粒细胞中ANXA5表达量极显著高于培养24,36 h颗粒细胞(P<0.01);培养48 h颗粒细胞中ANXA5表达量极显著高于培养24 h颗粒细胞(P<0.01),显著高于培养36 h颗粒细胞(P<0.05),表明ANXA5在黄体化的颗粒细胞中表达量更高。然而,免疫组化结果显示,ANXA5的亚细胞定位于细胞质,在黄体细胞中表达较高。

基于RNA-Seq技术的牦牛体外受精胚胎发育转录组分析

【目的】探明不同发育阶段牦牛体外受精(IVF)胚胎的转录组差异,了解差异表达基因(DEG)在功能、分类和代谢通路的差异,为揭示牦牛早期胚胎发育调控机制,促进牦牛胚胎体外生产技术的发展提供理论基础。【方法】以IVF技术生产的牦牛2-细胞、4-细胞、8-细胞、桑椹胚和囊胚5个发育阶段的胚胎为样本分别提取总RNA,采用Smart-Seq2扩增技术构建5个测序文库,应用Hi SeqTM 2500高通量测序技术进行转录组测序,对获得的有效序列进行功能注释及相关生物信息学分析。【结果】牦牛IVF后的卵裂率和囊胚率分别为69.3%和26.2%。2-细胞、4-细胞、8-细胞、桑椹胚和囊胚5个发育阶段的牦牛胚胎Clean reads为47 355 570—50 855 888条,其中有85.65%—90.02%的reads能比对到牦牛参考基因组序列上;8-细胞的胚胎比对上的转录本最多(14 893),而囊胚比对上的转录本最少(9 827)。牦牛胚胎转录本主要有5种可变剪接类型,转录起始区域可变剪接(TSS)和转录结束区域可变剪接(TTS)所占比例最大;牦牛2-细胞、4-细胞、8-细胞、桑椹胚和囊胚基因组分别有116601、234 131、196 420、70 841和94 840个位点存在单核苷酸多态性(SNP)。在4-细胞、8-细胞、桑椹胚、囊胚期开始表达的基因分别有1 221、1 116、142和564个;随着胚胎发育的进行,BMP15、KIT、GDF9、STAT3、ZP3和ZP4等母源基因的表达量逐渐减少,而SARS、IL18、ACO2、TXN2、ATP5B、PCGF4、UBE3A、MAPK13、SNURF和JUP等胚胎基因的表达量则逐渐增加。以|log2ratio|≥1且Q-value<0.05为筛选标准,在2-细胞和4-细胞胚胎、4-细胞和8-细胞胚胎、8-细胞胚胎和桑椹胚以及桑椹胚和囊胚比对中分别筛选到6 922、7 601、8 071和10 555个DEGs。GO分析表明,4个发育阶段的DEGs归类注释都涉及生物过程(BP)、细胞组分(CC)和分子功能(MF)3大类62个二级条目。通过KEGG pathway数据库分析,2-细胞和4-细胞期胚胎的DEGs参与到308条通路中,显著富集剪接体、RNA转运和泛素介导的蛋白水解等11条通路;4-细胞和8-细胞胚胎的DEGs参与到310条通路,显著富集嗅觉转导、神经活性配体-受体互作和核苷酸切除修复等9条通路;8-细胞期胚胎和桑椹胚的DEGs参与到316条通路,显著富集嗅觉转导、泛素介导的蛋白水解和神经活性配体-受体互作等10条通路;桑椹胚和囊胚的DEGs参与到315条通路,显著富集剪接体和RNA转运2条通路。【结论】利用高通量测序技术对牦牛IVF胚胎不同发育阶段的转录组进行测序和分析,揭示了牦牛胚胎发育不同阶段差异表达基因的数量,获得了差异表达基因的功能、分类和代谢通路。为丰富牦牛胚胎转录组信息,揭示牦牛胚胎发育分子调控机制及完善其胚胎体外培养技术研究奠定基础。

小鼠卵巢组织定量PCR分析中内参基因的筛选

旨在选择小鼠卵巢组织中合适的内参基因,为研究卵巢发育过程中基因表达提供可靠数据。以不同年龄(0日龄、3周龄、5周龄、8周龄)小鼠卵巢组织为试验材料,Trizol法提取样本总RNA,并合成cDNA,根据已报道的小鼠(Mus musculus)各组织中相对稳定表达的8个常见内参基因(Gapdh、β-actin、β-tubulin、18S rRNA、16S rRNA、H2afz、Ubc、Rpl13a)的GenBank登录序列设计引物,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法构建卵巢cDNA等梯度(1∶10)稀释后的标准曲线;利用geNorm分析候选内参基因的表达稳定性(M);NormFinder筛选表达最稳定的内参基因;BestKeeper计算qRT-PCR结果的标准差(SD)和变异系数(CV),从而预测候选内参基因的稳定性。结果表明,8个内参基因的引物特异性较强,具有良好的线性关系;候选内参基因的表达稳定度排序:Gapdh=β-actin>18S rRNA>Ubc>16S rRNA> H2afz>Rpl13a>β-tubulin;其中Gapdh表达稳定性最好,且标准差及方差系数最小(SD:0.32,CV:1.95),H2afz标准差及方差系数最大(SD>1.0,CV:5.76)。综上表明,本研究成功获得出生后小鼠卵巢发育过程中稳定表达的内参基因(Gapdh和β-actin),可作为其基因表达研究中的最佳候选内参。

SIRT1对牦牛卵母细胞体外成熟与老化的影响

旨在探索SIRT1在牦牛卵母细胞体外成熟与老化过程中的作用。本研究在体外成熟液中分别添加SIRT1特异性激动剂SRT2104(SRT组)和特异性抑制剂Inauhzin(INZ组),牦牛卵丘卵母细胞复合体(COCs)体外培养24h后,观察卵丘细胞的扩展和第一极体的排出情况;利用免疫荧光检测体外培养24与36h后卵母细胞内的ROS水平;采用实时荧光定量PCR法检测体外培养24与36h后卵母细胞内SIRT1、FOXO3a、SOD2以及Bax的表达水平;体外培养24与36h后的牦牛卵母细胞进行体外受精,观察并统计其卵裂率与囊胚形成率。结果显示,体外培养24h,SRT组的卵丘细胞扩展程度显著高于对照组(P<0.05),而INZ组的卵丘细胞扩展程度和第一极体排出率显著低于对照组(P<0.05)。随着体外培养时间的增加,卵母细胞内的ROS水平显著增加(P<0.05);添加SRT2104能显著抑制卵母细胞中ROS水平的积累(P<0.05),而添加Inauhzin则显著上调卵母细胞内的ROS水平(P<0.05)。体外培养24h后,SRT组SIRT1、FOXO3a与SOD2的表达水平显著高于对照组(P<0.05),但Bax的表达水平显著降低(P<0.05);INZ组的SIRT1、FOXO3a与SOD2表达均显著低于对照组(P<0.05),但Bax的表达水平显著上调(P<0.05)。牦牛卵母细胞体外培养24h后,SRT组的卵裂率与囊胚形成率显著高于INZ组和对照组(P<0.05);卵母细胞体外培养36h后,INZ组的卵裂率和囊胚形成率显著低于其他组(P<0.05)。综上表明,SIRT1参与了牦牛卵母细胞的体外成熟,在体外培养液中适当添加SIRT1激动剂,有利于卵母细胞体外成熟及缓解老化,同时改善早期胚胎的发育能力。

利用流式细胞仪建立牦牛X、Y精子分选体系的研究

旨在探索与优化牦牛精子分选条件,建立高效的牦牛X、Y精子分选技术体系。本研究制备了牦牛精液细胞悬液,采用不同量的DNA染料Hoechst33342和诱惑红共孵育精子细胞。利用流式细胞仪分选牦牛X、Y精子,通过比较分选效率、分选后精子活力及发育潜能,优化分选条件。运用RT-PCR检测分选精子的纯度,利用精子分析系统检测分选后精子的活力。将分选后的精子与体外成熟的卵母细胞进行体外受精,统计分选后精子的发育潜力,并采用SRY片段的PCR法检测早期胚胎的性别。结果显示,10μL Hoechst33342染色40 min后的分选效果最佳,其分选产物的准确度和分选效率显著优于其他组,分选后的X、Y精子活力与20μL Hoechest33342染色20 min组相当,显著高于其他组(P<0.05)。添加5μmol·L^-1的诱惑红对分选的纯度无显著影响(P>0.05),但能显著提高分选后精子的活力(P<0.05)。分选后X、Y精子分别与卵母细胞进行体外受精,受精率和囊胚形成率与未分选组差异不显著(P>0.05),且胚胎性别比例与分选后精子纯度吻合。综上,本研究建立并优化了流式细胞仪分选牦牛X、Y精子的方法,添加诱惑红有助于改善分选后牦牛精子的活力,为后期牦牛性控精液的制备及生产奠定了基础。

LKB1基因对卵巢颗粒细胞类固醇激素生成相关基因的调控作用

【背景】颗粒细胞类固醇激素的合成能力对卵泡发育及成熟具有重要作用,但其关键的调控因子尚不完全清楚。笔者前期的研究表明肝激酶B1(liver kinase B1,LKB1)基因参与细胞的脂类代谢,类固醇激素的合成与脂类代谢密切相关,并且有研究结果亦显示LKB1敲除可引起小鼠卵巢早衰,表明LKB1对维持卵巢的功能很关键,其在颗粒细胞的确切功能需要进一步研究。【目的】探究LKB1在牛卵泡中的表达模式及其对颗粒细胞类固醇激素生成相关基因的调控作用,为母牛繁殖生理调控研究提供理论依据。【方法】采用免疫组织化学染色对LKB1蛋白在卵泡中进行定位研究;同时分离培养牛原代颗粒细胞,并以促卵泡素受体(follicle stimulating hormone receptor, FSHR)蛋白作为标记基因,细胞免疫荧光染色鉴定颗粒细胞及纯度;然后以原代颗粒细胞为模型,采用siRNA沉默LKB1的技术,利用qRT-PCR方法检测LKB1功能缺失对类固醇激素合成相关基因表达的影响,另一方面采用腺病毒过表达LKB1,qRT-PCR和ELISA技术验证LKB1对类固醇激素合成相关基因表达的调控作用及雌二醇分泌。【结果】1) LKB1蛋白在卵泡中的细胞均表达,但颗粒细胞的染色信号强于膜细胞,进一步的定量分析显示颗粒细胞的表达量显著高于卵泡膜细胞。2)分离培养的牛原代卵泡颗粒细胞贴壁生长、细胞形态多呈圆形,能被颗粒细胞标志基因FSHR抗体标记。3) RNAi技术能显著抑制LKB1的表达。与对照相比,siRNA1和siRNA2干扰LKB1的效率分别为48%(P<0.05)和52%(P<0.05);沉默LKB1显著降低颗粒细胞类固醇激素合成基因STAR (P<0.01)、CYP11A1 (P<0.01)和CYP19A1 (P<0.05)的表达,分别下调了约为对照组的60%、80%和50%。4) LKB1过表达腺病毒及对照组对颗粒细胞均具有高的感染效率,LKB1过表达效率高达10倍(P<0.01);过表达LKB1显著上调STAR (P<0.01)、CYP11A1(P<0.01)和CYP19A1 (P<0.05)的表达,进一步研究显示LKB1基因功能获得促进颗粒细胞雌二醇的分泌(P<0.05)。【结论】LKB1在卵泡颗粒细胞中高表达,促进类固醇激素生成基因STAR、CYP11A1和CYP19A1的表达和雌二醇的分泌。本研究将为LKB1调控牛颗粒细胞类固醇激素合成的功能提供直接的理论依据。

牦牛HDAC1基因克隆及其在组织和卵母细胞减数分裂过程中的表达研究

旨在克隆牦牛组蛋白去乙酰化酶1(histone deacetylases 1,HDAC 1)基因,并检测其在牦牛不同组织及卵母细胞减数分裂过程中的表达水平,从而为研究HDAC1在牦牛生殖发育中的作用机制提供理论依据。本试验采用牦牛为研究对象,通过RT-PCR技术获得牦牛HDAC1基因CDS序列,使用相关生物信息学软件分析其结构和功能,通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测HDAC1基因在牦牛脑、心、肌肉、卵巢、肾、脾、小肠、肝、肺和子宫组织中的表达谱及在卵母细胞减数分裂过程中mRNA的表达水平。结果表明,HDAC 1基因开放阅读框为1 302 bp,编码433个氨基酸,与黄牛、山羊和绵羊的同源性较高;HDAC1基因在牦牛的各个组织中均有表达,其中在脾、肾和小肠中的表达量极显著高于其他组织(P<0.01)。在牦牛减数第一次分裂中期(MⅠ)和减数第二次分裂中期(MⅡ)卵母细胞中,HDAC 1基因的表达水平极显著高于生发泡(germinal vesicle,GV)期(P<0.01)。提示,HDAC 1基因参与牦牛卵母细胞减数分裂过程。本试验为进一步研究HDAC 1基因在高寒、低氧环境下的牦牛生殖繁育中的作用提供了理论依据。

KDM2B在小鼠卵母细胞及早期胚胎发育过程中的表达分析

本研究旨在分析KDM2B在小鼠卵母细胞和早期胚胎中的表达规律,为KDM2B在卵母细胞减数分裂及胚胎发育过程中的生物学作用奠定基础。选择20只6～8周龄小鼠为试验动物,收集GV期、MⅡ期卵母细胞、2-细胞、4-细胞、8-细胞、囊胚各阶段胚胎,根据GenBank上已公布的小鼠(Mus musculus)KDM2B序列设计引物,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测KDM2B在胚胎各阶段mRNA的表达水平;通过免疫荧光染色定位KDM2B蛋白在胚胎各阶段的分布。结果显示,GV期卵母细胞KDM2B mRNA的表达量极显著高于MⅡ期(P<0.01);在2-细胞、4-细胞和8-细胞mRNA表达量较低,囊胚期其表达量极显著升高(P<0.01);卵母细胞成熟过程中,KDM2B在GV期主要表达于细胞核中,MⅡ期卵母细胞核中的荧光信号极显著减弱(P<0.01),早期胚胎发育过程中,KDM2B蛋白在2-细胞、4-细胞、8-细胞胚胎中均不表达,囊胚期重新表达于细胞核。综上表明,本研究成功建立KDM2B在小鼠卵母细胞及胚胎细胞中的时空及时序表达模式,关于KDM2B参与调控减数分裂与胚胎发育过程具体的作用机制有待进一步研究。

犏牛雄性不育相关lncRNA的鉴定与分析

旨在分析成年健康牦牛和犏牛(3～4岁)睾丸组织中长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)的表达谱,从而探究lncRNA与犏牛雄性不育机制的关联性,为解释犏牛雄性不育的机理提供理论依据。采集成年(3～4岁)健康牦牛、犏牛各3头的睾丸组织,构建cDNA文库后进行高通量测序,筛选出差异的lncRNA,通过对差异显著的lncRNA与mRNA位置关系以及结合能的判定预测顺式作用(cis)和反式作用(tran)的靶基因,并进行GO、KEGG功能分析。结果表明,共得到牦牛和犏牛候选lncRNA转录本分别为20 363和24 133个,两个文库筛选出6 178个显著差异lncRNA,其中有2 470个在犏牛睾丸组织与牦牛比较上调,3 708个下调。筛选得到差异显著lncRNA的候选靶基因2 676个,这些基因参与58个功能分类,共涉及306条通路;其中主要富集的通路包括轴突指导、内吞、Hedgehog等信号通路。综上表明,部分lncRNA介导的靶基因PTGDS、IGF2、MEST、GLIS3、NOTCH2、HOXA10、HOXA11与犏牛雄性不育相关,lncRNA在犏牛的生殖发育中对其雄性不育具有重要的调控作用。利用RNA-Seq技术筛选出成年牦牛和犏牛睾丸组织lncRNA,并进行差异分析,为探讨犏牛雄性不育的机制提供更完善的转录组数据。

桃叶杜鹃菌根苗对干旱胁迫的生理响应

以桃叶杜鹃为材料,接种4种(TY02、TY21、TY29、TY35)杜鹃花类菌根(ERM)真菌,以不接种处理为对照(CK),进行干旱胁迫,之后再复水,研究接种ERM真菌桃叶杜鹃的叶片相对含水量、渗透调节物质、SOD活性、MDA含量、光合色素等生理生化指标的变化。结果表明:接种ERM真菌能有效提高桃叶杜鹃叶片相对含水量,降低叶片水分饱和亏缺,在第15天接种TY29处理桃叶杜鹃叶片的含水量较对照增加了91.62%,复水后,接种TY35处理桃叶杜鹃叶片相对含水量最高,较对照提高了154.6%;接种ERM能显著提高桃叶杜鹃的可溶性糖、可溶蛋白、游离脯氨酸含量;接种ERM真菌能显著提高桃叶杜鹃的SOD活性,以接种TY35处理在第10天的SOD活性最大,较对照组增加69.4%;接种ERM真菌能显著降低MDA含量。在干旱胁迫下,接种ERM真菌能提高桃叶杜鹃叶片的相对含水量、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量、SOD活性、光合色素的含量,降低MDA含量,从而提高桃叶杜鹃幼苗的抗旱能力,其中以接种TY29和TY35的效果较好。

KDM1A在牦牛卵泡发育过程中的表达

【目的】分析牦牛卵泡发育过程中组蛋白赖氨酸脱甲基酶1(lysine-specific histone demethylase 1A,KDM1A)基因的表达谱,探讨KDM1A对牦牛卵泡发育和卵母细胞成熟的影响。【方法】以牦牛卵泡为研究对象,根据卵泡直径的大小,将卵泡分为3组:大(6.0-9.0 mm)、中(3.0-5.9 mm)、小(1.0-2.9 mm)卵泡,收集各组别卵泡中卵丘-卵母细胞复合体(cumulus-oocyte complex,COCs)进行体外培养,对不同发育阶段卵泡中卵母细胞的体外成熟率进行统计并分析;分别提取各组卵泡卵母细胞及壁层颗粒细胞总RNA,通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time RCR,RT-qPCR)方法,检测KDM1A基因在不同发育阶段的卵泡中mRNA相对表达量的变化;采用免疫组织化学技术检测KDM1A在牦牛卵泡发育过程中的细胞定位及表达规律,并结合体外成熟与RT-qPCR结果进行关联性分析。【结果】各组卵母细胞体外成熟率与卵泡直径的大小呈显著正相关关系,其伴随卵泡发育的进行呈明显的上升趋势,其中大、中、小卵泡组的体外成熟率依次分别为90.53%、88.10%、55.14%。RT-qPCR结果显示,KDM1A基因在牦牛卵泡发育过程中均有表达,且不同发育阶段的mRNA表达水平差异显著,其中大、中卵泡时期的卵母细胞中的mRNA相对表达量显著低于小卵泡时期(P<0.05),而在小卵泡时期的壁层颗粒细胞中的相对表达量极显著低于大、中卵泡时期(P<0.01),在大、中卵泡时期的卵母细胞及壁层颗粒细胞中该基因mRNA表达水平均无差异(P>0.05)。免疫组织化学研究发现KDM1A在大、中、小卵泡壁层颗粒细胞以及膜细胞中均表达,其蛋白表达趋势与RT-qPCR结果吻合,即随着发育时间的进行KDM1A表达水平呈上升趋势,其中在大卵泡时期KDM1A的表达量最高。【结论】在牦牛不同发育时期卵泡的卵母细胞及壁层颗粒细胞中KDM1A mRNA及蛋白的表达水平呈动态变化,提示KDM1A在卵泡发育及卵母细胞成熟过程中发挥重要作用。这可能与卵母细胞的减数分裂及颗粒细胞的增殖分化有关,本研究为进一步研究该基因在牦牛卵母细胞减数分裂过程中的作用机制提供基础数据。

金川牦牛CIDEA基因克隆及其在脂肪组织与脂肪细胞的表达

旨在克隆牦牛诱导细胞凋亡DNA片段化45样效应因子A(CIDEA)基因序列、分析其生物学特性及检测CIDEA基因在牦牛不同组织及脂肪细胞分化中的表达模式。以金川牦牛皮下脂肪组织的cDNA为模板,采用PCR技术克隆CIDEA基因的CDS序列(Coding sequence),对CDS区进行相关的生物信息学分析;设计特异引物,检测该基因在金川牦牛肺脏、心脏、肾脏、脂肪等组织的表达情况;同时分离原代前体脂肪细胞,分析CIDEA基因在脂肪细胞分化过程中的表达趋势。结果表明,金川牦牛CIDEA基因的序列长度为696 bp,其中CDS序列为684 bp,编码227个氨基酸;金川牦牛CIDEA基因与普通牛的同源性最高,核苷酸序列同源性为94.14%,氨基酸序列同源性为99.54%,与鸡的同源性最低,核苷酸序列同源性仅为63.38%,氨基酸序列同源性仅为59.05%,利用MEGA 5.0软件构建进化树显示金川牦牛与牛的亲缘关系最近,与鸡的亲缘关系最远。蛋白理化性质分析结果表明,CIDEA蛋白是一个不稳定的碱性亲水蛋白,不存在跨膜结构与信号肽;二级结构预测显示CIDEA蛋白中α螺旋占33.92%,无规则卷曲占51.98%。实时荧光定量PCR结果表明,CIDEA基因在金川牦牛脂肪组织中表达量最高,肺脏中表达量最低;在金川牦牛脂肪细胞分化过程中呈现上升的趋势。由此可推测金川牦牛CIDEA基因可能参与牦牛脂肪细胞分化与脂肪沉积。

microRNA调控动物皮下脂肪组织和肌内脂肪沉积的研究进展

脂肪组织是动物机体重要的能量代谢及内分泌器官,选择性的脂肪沉积对动物肉类的感官品质、风味性和加工特性具有至关重要的作用,因此动物不同部位脂肪沉积的特异性调控因子及其作用分子机理备受研究者的关注。microRNA(miRNA)是一类长度为22 nt左右的非编码小RNA,近年来采用组学技术对具有表型差异的脂肪组织和脂肪细胞进行高通量测序,筛选发现了许多差异表达的miRNAs,这些miRNAs可通过与靶基因mRNA相结合发挥生物学功能,对不同部位脂肪沉积调控具有重要作用。鉴于此,本文将从miRNA在动物皮下脂肪组织和肌内脂肪的调控作用等方面进行综述,为后续研究miRNA调控动物脂肪组织沉积的作用及机制提供理论参考和新的思路。

牦牛PIK3CB基因克隆及其在卵泡发育过程中的表达研究

旨在探讨磷脂酰肌醇-3激酶催化亚基β(Phosphoinositide-3 kinase,PI3K,catalytic subunit beta,PIK3CB/P110β)基因序列特征,比较分析其在牦牛不同发育阶段卵泡中的表达规律。通过RT-PCR技术从牦牛卵巢组织中克隆获得PIK3CB基因序列并对其进行生物信息学分析;采用RT-qPCR方法检测PIK3CB基因在牦牛不同组织中的表达水平;将采集的牦牛卵泡根据直径大小分为大(≥7 mm)、中(3.0~6.9 mm)、小(≤2.9 mm)3组,分别收集各组卵泡中的壁颗粒细胞及卵母细胞提取总RNA,采用RT-qPCR方法检测PIK3CB mRNA在各级别卵泡壁颗粒细胞及卵母细胞中的相对表达量。结果显示:克隆获得牦牛PIK3CB基因CDS区长3213 bp,共编码1070个氨基酸。蛋白质分析显示,PIK3CB蛋白为亲水酸性蛋白,无跨膜结构无信号肽,二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲组成。PIK3CB核苷酸同源性及遗传进化树分析显示,牦牛与野牦牛和黄牛亲缘关系最近。PIK3CB基因在牦牛心脏、脾脏、肾脏、肌肉、肝脏、肺脏、子宫、胃、小肠、卵巢组织中均有表达,尤其在脾脏、子宫和卵巢组织中表达量显著高于其他组织(P<0.05)。RT-qPCR结果显示,PIK3CB基因在卵泡发育过程中均有表达,其中在各级别卵泡壁颗粒细胞中,mRNA表达量随着卵泡发育进程呈现上升趋势,且大、中级别卵泡中的表达量极显著高于小卵泡组(P<0.01);但是卵母细胞中mRNA表达量差异不显著(P>0.05)。结果提示,mRNA基因参与了牦牛卵泡发育调控,是PI3K信号通路在调节颗粒细胞的功能中不可或缺的催化亚基之一,具体调控机制有待进一步研究。本研究为深入探讨PI3K-AKT信号通路在卵巢发育中的调控机理提供基础资料。

牦牛不同发育阶段睾丸中KDM2A的表达

旨在研究KDM2A在牦牛睾丸发育和精子发生中的作用,为提高牦牛繁殖性能提供理论依据。提取牦牛胎儿时期(5～6月龄)、幼年时期(1～2岁)、性成熟时期(3～4岁)睾丸的总RNA,通过实时荧光定量PCR和免疫组化检测KDM2A在牦牛睾丸中的表达情况。结果显示:3个时期牦牛睾丸中均有KDM2A基因表达,且表达量随年龄增长呈递增趋势,性成熟时期睾丸中KDM2A mRNA与蛋白质的表达量均显著高于胎儿时期和幼年时期;胎儿时期仅在精原干细胞及支持细胞中表达,幼年和性成熟时期睾丸中精原细胞、支持细胞、初级精母细胞、圆形精子及精子形成期均呈阳性。表明KDM2A在牦牛不同发育阶段的睾丸中表达,在牦牛睾丸发育及精子生成中发挥重要作用。

牦牛KDM7A表达谱分析及其在卵母细胞减数分裂进程中的表达

为探究组蛋白去甲基化酶7A(KDM7A)在牦牛生殖发育过程中的作用机制及表达模式,以牦牛作为研究对象,通过RT-PCR技术克隆获得牦牛KDM7A编码区序列,结合相关生物信息学分析软件分析KDM7A蛋白的结构和功能,利用实时荧光定量PCR(RT-PCR)获得KDM7A mRNA在牦牛卵巢、肾、胃、小肠、肌肉、心、子宫、脾、肺和肝中的表达水平,并分析该基因在卵母细胞成熟过程中的表达规律。结果显示,克隆出牦牛2704 bp的KDM7A基因,其中CDS区全长为2409 bp,共编码802个氨基酸。牦牛与其他物种中黄牛、野牛及山羊同源性较高;KDM7A在牦牛各组织中广谱表达,其在子宫中的相对表达量最高,显著高于除胃以外其他组织(P<0.05),而在肾脏和肌肉组织中相对表达量较低,显著低于其他组织(P<0.05);在卵母细胞减数分裂过程中,KDM7A基因具有时空动态表达特征,减数第二次分裂中期相对表达量显著高于减数第一次分裂中期和卵母细胞生发泡期(P<0.05)。综上表明,KDM7A在遗传进化过程中高度保守,在牦牛卵母细胞减数分裂进程中具有时序性表达模式,提示KDM7A参与卵母细胞的减数分裂进程,为深入探究牦牛KDM7A在生殖过程中的作用机制提供基础依据。

G蛋白偶联受体50在牦牛卵母细胞体外成熟过程中的表达与亚细胞定位研究

试验旨在研究G蛋白偶联受体50(G protein-coupled receptor 50,GPR50)在牦牛卵母细胞体外成熟过程中的表达与定位规律,为进一步解析卵母细胞成熟的分子机制及理解牦牛繁殖的特异性提供依据。通过牦牛卵母细胞体外成熟培养,利用免疫荧光染色监测不同时间点(0~24 h)纺锤丝形态和核相的变化,确定牦牛卵母细胞减数分裂4个时期,包括生发泡期(germinal vesicle,GV)、生发泡破裂期(germinal vesicle break down,GVBD)、第一次减数分裂中期(metaphaseⅠ,MⅠ)与第二次减数分裂中期(metaphaseⅡ,MⅡ)的时间点。在此基础上,通过实时荧光定量PCR检测GPR50基因在牦牛卵母细胞成熟过程中的动态表达量,免疫荧光染色检测GPR50蛋白在卵母细胞成熟过程中的的亚细胞动态定位情况。结果表明,牦牛卵母细胞体外成熟0 h时90%处于GV期,6 h时94%处于GVBD期,16 h时92%细胞处于MⅠ期,24 h时94%处于MⅡ期。实时荧光定量PCR结果表明,GPR50基因在牦牛卵母细胞GV期即有表达,并在GVBD、MⅠ、MⅡ期成熟过程中逐渐升高,在MⅡ期达到顶峰,且极显著高于GV与GVBD期(P<0.01)。GPR50蛋白在牦牛卵母细胞GV期时集中在膜上表达,并随着成熟进程的发展在细胞质和细胞膜均大量表达,在MⅡ期高亮度弥散表达。以上结果表明,GPR50基因参与牦牛卵母细胞减数分裂过程并发挥重要作用,为研究GPR50在牦牛卵母细胞成熟过程中的作用及机制提供了依据。

SPATA3基因克隆及其在牦牛和犏牛睾丸中的差异表达研究

旨在克隆牦牛精子发生蛋白3(spermatogenesis associated 3,SPATA3)基因,并检测其在牦牛不同组织及在不同发育时期牦牛和犏牛睾丸中的表达水平,探讨SPATA3对睾丸发育和精子成熟的影响,为进一步研究该基因在精子形成过程中的作用机制提供理论依据。本试验以牦牛为研究对象,利用RT-PCR克隆技术获取牦牛SPATA3 cDNA序列,使用生物信息软件分析其结构和功能,并检测其在牦牛心、肝、脾、肺、肾、脑、小肠、卵巢、子宫和睾丸组织中的表达谱。通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,RT-qPCR)检测SPATA3基因在牦牛和犏牛睾丸不同发育时期的表达规律;采用免疫组化技术检测SPATA3在牦牛和犏牛睾丸中的细胞定位及表达差异。结果显示,SPATA3基因CDS区为693 bp,编码230个氨基酸,与黄牛、野牦牛和水牛的同源性较高;SPATA3仅在耗牛睾丸组织中特异性表达,其它组织未见其表达。RT-qPCR结果显示,SPATA3基因在牦牛睾丸发育过程中均有表达,其中成年期(4~5岁)睾丸中的表达极显著高于胎牛时期(5~6月,P<0.01),且其在牦牛不同发育时期睾丸中的表达均极显著高于犏牛(P<0.01)。免疫组化结果发现,SPATA3在圆形精子、长形精子细胞胞浆中均表达,且成年期牦牛睾丸中该基因的表达水平极显著高于犏牛(P<0.01)。综上表明,SPATA3在遗传进化中高度保守,且在牦牛和犏牛睾丸组织中差异表达,该基因低表达可能引起精子形成障碍,从而参与精子成熟进程,但具体功能有待进一步的研究。