藏鸡FST基因组织表达谱及时序表达谱的研究

研究旨在揭示卵泡抑素(FST)基因在藏鸡不同组织及发育阶段中的表达特性。选取1、42、70、120、150日龄藏鸡公母各5只,分别采集垂体、下丘脑、胸肌、腿肌组织样本,利用qRT-PCR技术,对FST基因在所选组织中的表达水平进行测定,构建组织表达谱及时序表达谱并进行分析。结果显示:FST基因主要在藏鸡垂体组织中表达,发育前期公鸡中的表达水平较高,发育后期母鸡中的表达水平高于公鸡;与下丘脑、胸肌以及腿肌时序表达特性不同,FST基因在藏鸡垂体组织中的时序表达特性具有性别差异。研究结果为进一步了解FST基因的功能及物种多样性提供了参考,也为藏鸡的遗传育种提供了一定的理论基础。

敲减FST基因对猪成纤维细胞中相关基因表达的影响

旨在获得敲减FST基因的猪胎儿成纤维细胞,并探讨对相关基因表达的影响。将构建成功并鉴定准确的发夹RNA真核表达载体FR1-shRNA利用脂质体转染至猪胎儿成纤维细胞中,并进行G418筛选,获得稳定转染细胞株,并利用Real-time检测了相关基因表达的变化。结果表明,在稳定转染的细胞株中,FST基因的表达受到显著抑制,结果导致了ActivinRⅡA、Myostatin和Bmp4基因的表达出现下调趋势,并且极显著地降低MyoD基因的表达。

基于全基因组Fst和nSL分析鉴别苏淮猪中性洗涤纤维表观消化率相关候选基因位点

旨在鉴定苏淮猪(含25%淮猪和75%大白猪血统的国家级新品种)在培育过程中受选择的与纤维表观消化率性状相关的基因片段,为解析苏淮猪耐粗饲遗传机制奠定基础。本研究首先检测分析了331头160日龄苏淮猪个体的中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)表观消化率,计算群体NDF表观消化率估计育种值(estimated breeding value,EBV),选择其中EBV极高和极低各10%的个体(N=66)进行猪80K芯片基因分型。借助群体分化指数(fixation index,Fst)和按长度划分隔离点数(number of segregating sites by length,nSL)法分析苏淮猪群体内的选择信号分布情况,寻找选择信号区域内与纤维消化相关的重要基因。最后,选择两种分析中受选择的共有SNPs位点在苏淮猪全群分型,开展与NDF表观消化率的关联性分析,进一步确定影响苏淮猪NDF表观消化率的SNPs位点。结果显示,通过对高、低NDF表观消化率苏淮猪群体芯片分型数据质控,共有51367个有效SNPs位点用于后续分析。通过Fst和nSL选择信号分析,共鉴定到146个受选择信号区域和361个受选择的基因,其中多个基因被报道与肠道健康和肠道发育等功能相关,包括MTHFD1L、PHLPP1、TRPM6、MCC、NEDD9、UVRAG和KLF5等基因。选择两种分析中受选择且共有的8个SNPs位点,通过SNP与苏淮猪全群NDF表观消化率的关联性分析,发现rs81363074、rs327393763和rs81404927位点与苏淮猪群体NDF表观消化率存在显著关联(P<0.05),rs81347101和rs318870857位点与苏淮猪群体NDF表观消化率存在极显著关联(P<0.01)。其中,rs81363074位点位于MCC基因第二内含子上。通过高、低NDF表观消化率苏淮猪群体Fst和nSL选择信号分析,筛选到146个受选择信号区域,鉴定到影响苏淮猪NDF表观消化率的受选择候选基因MTHFD1L、PHLPP1、TRPM6、MCC、NEDD9、UVRAG和KLF5,筛选到了5个与NDF表观消化率显著关联的SNPs位点。本研究结果为解析苏淮猪耐粗饲性状的遗传机制奠定了重要基础。

FST基因多态性与槟榔江水牛和德宏水牛繁殖性能的相关性研究

[目的]为了解水牛繁殖性能的分子基础及建立检测分子标记,本研究分析卵泡抑素(FST)基因在槟榔江、德宏水牛中的多态性,并与繁殖性能进行关联分析。[方法]研究采用PCR扩增及DNA测序方法,检测水牛FST基因多态性,并分析该基因变异位点与繁殖性能的关系。[结果]在槟榔江、德宏水牛的FST基因序列共检测到7个SNP位点,未发现插入/缺失变异。经χ2检验,除德宏水牛中SNP6偏离Hardy-Weinberg遗传平衡状态,其他SNP位点均处于Hardy-Weinberg遗传平衡状态。FST基因与槟榔、德宏水牛产犊和产犊率性状相关不显著,而当两个群体合并后,FST基因有两个变异位点与产犊率呈极显著相关。[结论]FST基因在槟榔江、德宏水牛中存在较高基因变异性,FST基因与水牛繁殖性状的关系还需进一步研究。

FST基因在槟榔江水牛和德宏水牛中的遗传变异分析

为了研究卵泡抑素(FST)基因在槟榔江水牛和德宏水牛中的特征,试验采集43头槟榔江水牛和48头德宏水牛的血样,利用牛基因组报道的牛FST基因序列设计引物,采用PCR扩增和序列测定等分析技术,研究了这两种水牛的FST基因多态性、基因频率和基因型频率,构建了单倍型和单倍型亲缘关系聚类图,分析了杂合度、遗传分化系数等群体遗传特征。结果表明:FST基因在槟榔江水牛及德宏水牛中均有高度的多态性,在FST基因上共检测到4个单核苷酸多态性(SNPs)位点,从水牛单倍型间的遗传距离和单倍型聚类图的结构来看,槟榔江水牛与沼泽型德宏水牛亲缘关系较远。从FST核基因上为槟榔江水牛属于河流型水牛起源提供了分子遗传学依据。

不同尾型绵羊全基因组选择信号检测

为研究不同尾型绵羊群体遗传分化程度,检测全基因组选择信号,以挖掘不同尾型绵羊重要性状相关的候选基因。本研究基于蒙古羊(短脂尾)和藏羊(瘦尾)群体的Illumina Ovine SNP 50K芯片分型数据,借助遗传分化系数FST法进行群体间选择信号检测,寻找选择信号区域内的重要基因,并对其中与脂肪代谢相关的基因PPARG、PDGFD在呼伦贝尔羊(大尾和小尾品系;肥尾)与藏羊(瘦尾)尾脂进行mRNA相对表达量研究。结果,(1)465个SNPs被选择,基因注释找到448个候选基因,筛选到50个与脂类代谢相关的基因,GO功能富集分析发现,主要富集在脂类生物合成过程、磷脂代谢、脂质结合等条目,此外发现4个基因(PPARG、RXRG、SLC27A2和ACSL6)富集到PPAR信号通路。(2)肥瘦尾之间,呼伦贝尔羊(大尾和小尾品系)PPARG和PDGFD基因表达量均显著高于藏羊(P<0.01),而大小肥尾之间,呼伦贝尔羊大尾品系PPARG基因表达量显著高于小尾品系(P<0.05),PDGFD基因表达量则无明显差异。通过FST法有效检测到受选择的基因,部分与绵羊重要性状相关,相对定量试验证明PPARG和PDGFD基因与尾部脂肪沉积密切相关,可以作为尾型选育的候选基因,为绵羊育种及改良提供重要参考。

卵泡抑素基因过表达对其通路上相关基因表达的影响

为了探讨过表达卵泡抑素(follistatin,FST)基因对其通路上相关基因表达量的影响,本研究采用PCR方法扩增了民猪的FST基因,构建真核表达载体pcDNA3.1(+)-Dsig-FST,对转染了重组质粒的成纤维细胞进行了鉴定,并采用实时荧光定量PCR检测通路上相关基因表达量的变化。结果表明,本研究成功克隆了民猪的FST基因,并在猪胎儿成纤维细胞中显著过表达,结果导致了ActRⅡB和BMP4基因显著下调(P<0.05),Smad4和Myostatin基因有下调趋势,ActRⅡA基因有上调趋势。由此可见,FST基因的表达变化对其通路上部分相关基因的表达有不同程度的抑制或促进作用。

利用全基因组选择信号方法鉴别影响猪肉滴水损失的候选基因

旨在鉴定影响猪群体滴水损失变异的相关候选基因,为猪肉质选育奠定基础。本研究利用478头体质健康,平均日龄为237.95 d的苏淮猪个体,其中阉公猪290头,母猪188头。采集所有个体的背最长肌样本后,采用吊袋法测定滴水损失(drip loss,DL)表型,计算群体滴水损失估计育种值(estimated breeding value,EBV),选择其中EBV极高(N=48)和极低(N=48)各10%的个体进行猪80K芯片基因分型。借助群体分化指数(fixation index,Fst)和基于单倍型信息的单倍型积分值(integrated haplotype score,iHS)方法对苏淮猪进行全基因组选择信号检测,选择|iHS|值在前5%,同时Fst值≥0.15的SNP位点作为受选择的位点,接着对受选择SNP上、下游各50 kb的区域进行基因注释,并对所有基因进行KEGG和GO富集分析,鉴别与猪滴水损失相关的候选基因。通过对芯片分型数据质控后,96个样本的51705个有效SNPs用于后续分析。通过Fst和iHS选择信号合并分析,共筛选出175个受选择的SNPs,主要位于1、6、7、11号染色体上,其中仅有27个SNPs位于已报道的影响猪滴水损失的QTL区域上。对受选择SNP位点附近区域进行基因注释显示,175个SNPs涉及到73个基因,其中多个基因被报道与肌肉发育以及细胞氧化应激等功能相关,包括PACRG、EZR、MRTFA、LCP1和VKORC1L1基因,这5个基因都是新发现的功能上与猪滴水损失有关的候选基因。选择3个位于功能候选基因上,同时又位于QTL区域内的SNPs进行苏淮猪全群分型,并与滴水损失进行关联性分析。结果发现,位于MRTFA基因上的rs340037952位点与苏淮猪群体滴水损失存在显著关联(P<0.05),位于VKORC1L1基因上的rs320624660与苏淮猪群体滴水损失存在极显著关联(P<0.01)。本研究通过选择信号分析找到175个受选择的SNPs,基因功能注释鉴别到5个影响滴水损失的候选基因,还分别在MRTFA和VKORC1L1基因上鉴别到与苏淮猪群体的滴水损失存在显著关联的位点:rs340037952和rs320624660,为后续猪滴水损失性状的选育提供了前期基础。

利用简化基因组测序筛选安格斯牛生长相关的受选择基因

旨在探究安格斯牛生长相关的受选择基因,为肉牛生长相关主效基因的鉴定提供参考。本试验共采集72头南阳牛母牛和14头黑安格斯牛母牛血样并提取基因组DNA。利用SLAF-seq(specific-locus amplified fragment sequencing)技术获得全基因组SNP标记并对试验个体基因型进行分型。通过计算各SNP位点的遗传分化系数(Fst值)和核苷酸多态性(πratio)筛选两品种间的差异基因组区域,并与动物QTL数据库中牛生长性状QTLs进行比对,重合区域作为候选区域。随后对候选区域内基因进行功能注释以筛选候选基因,并根据"Expression Atlas"数据库对候选基因的组织表达情况进行分析。经筛选后,本试验共得到69762个SNPs,以Fst值和πratio值的99%分位数为阈值筛选得到33个两品种间高度差异的基因组区域,其中16个基因组区域与生长性状相关QTLs重合。这些区域共包含27个基因,其中4个基因(FXR1、ADAR、IGF1和MNF1)与骨生长、肌肉发育和生长调控有关。FXR1和MNF1均在骨骼肌组织中高表达,ADAR和IGF1分别在脑组织和肝脏中表达最高。结果提示,IGF1基因可作为影响肉牛生长的关键候选基因,FXR1、ADAR、MNF1基因可优先进行进一步验证研究。

基于全基因组重测序筛选绵羊经济性状候选基因

本文旨在通过全基因组重测序筛选绵羊经济性状有关的候选基因。利用小尾寒羊和萨福克羊各9个个体全基因组数据进行分析,计算群体分化指数(Fst)进行选择信号分析,对受选择区域进行基因注释和富集分析。共筛选出391个受选择区域(top5%ZFst值);基因本体富集(GO)分析显示,受选择的区域基因主要与G蛋白偶联的嘌呤核苷酸受体的活性和G蛋白偶联的核苷酸受体的活性有关(P<0.01);KEGG通路分析结果表明,这些基因显著富集在嗅觉传导、花生四烯酸代谢和系统性红斑狼疮信号通路(P<0.01)。ZFst值大于5的选择信号区域有51个(89个基因),其中注释到46个基因与生长发育、疾病和抗病、适应性、乳品质、生殖、毛和被毛颜色性状有关。研究结果为深入研究绵羊的经济性状形成的遗传基础和进行绵羊遗传改良提供科学依据。

柚果肉颜色遗传变异分析及候选基因挖掘

【目的】果肉颜色是柚类品种重要的外观性状以及品质性状,挖掘与柚果肉颜色显著相关的变异位点及相关基因,为进一步理解柚类品种果肉呈色机理以及分子标记辅助育种奠定基础。【方法】通过表型调查及色差仪测量,对100份柚类种质的果肉颜色进行评价和分类,利用GBS(genotyping-by-sequencing)测序技术对所有材料进行简化基因组测序。将测序得到的基因型数据通过GCTA软件计算特征值及特征向量分析群体结构,利用plink 2.0软件计算不同果肉颜色群体的遗传分化系数(Fst),选用GEMMA软件中GLM模型进行全基因组关联分析,选取与颜色表型显著关联的变异位点进行等位变异分析,根据柑橘LD大小对变异位点邻近位置进行基因注释,筛选出与果肉颜色形成相关的候选基因,随机选择4份白肉柚和4份红肉柚材料在不同发育时期对候选基因表达进行初步验证。【结果】根据果肉颜色将100份柚类种质分为白肉柚和红肉柚两大类,其中包含58份白肉柚和42份红肉柚。通过Fst遗传分化指数分析和GWAS全基因组关联分析共筛选到Fst系数大于0.4且-log10(P)>9的位点6个,对6个变异位点进行基因分型,根据基因型能够预测柚品种的果肉颜色。对变异位点侧翼25 kb序列进行基因注释共筛选出14个基因,其中包含类异戊二烯合成、叶绿体氧化还原反应、质体发育、脱落酸信号调节、乙烯响应等相关基因和转录因子。基因表达分析显示,Cg7g013760(促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶MAPKKK17)、Cg7g013840(叶绿体卟啉原脱氨酶)、Cg7g014020(转录因子TCP7)、Cg7g014120(叶绿体超氧化物歧化酶SOD3)、Cg7g014190(FAD合成酶2)与果肉颜色形成存在一定关联。【结论】经过GWAS和Fst两种分析方式共鉴定到6个与果肉颜色显著关联的SNP位点,对该位点上下游25 kb的距离进行基因注释共筛选到了14个基因,通过基因表达模式分析初步判定其中5个基因参与了柚果肉颜色的形成。

基因组分析对猪乳头数相关数量性状基因座鉴定

【目的】分析乳头数的变异,挖掘与乳头数相关的数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)和候选基因,为猪乳头数的选育研究提供重要分子标记。【方法】准确测定了709头苏淮猪(335头育肥猪和374头种猪)的左、右和总乳头数。对苏淮育肥猪进行80K芯片分型,并使用芯片数据计算左、右、总乳头数的遗传力和基因组估计育种值(genomic estimated breeding value,GEBV)。基于乳头数GEBV和表型排名,选择前10%的个体以及后10%的个体进行群体分化指数分析(fixation Index,FST)检测高度分化的位点。接着,通过全基因组关联分析(genome wide association analysis,GWAS)鉴定与乳头数关联的位点,选择高度分化且与乳头数显著关联的位点作为候选位点,选择位于候选位点附近且功能注释后与乳头数相关的基因作为候选基因。最后,选择每个染色体上最显著的候选位点对709头苏淮猪进行乳头数关联分析,以验证上述位点的显著性。【结果】苏淮育肥猪左、右、总乳头数的变异系数分别为10.20%、9.26%、8.50%,遗传力分别为0.212、0.257、0.312。基于FST和GWAS分析,总共在7、13、16、18号染色体(Sus Scrofa Chromosome,SSC)上鉴定到20个乳头数的候选位点,这些候选位点可解释5.49%—8.03%的表型方差。其中,SSC7上与总乳头数关联的位点rs80894106与文献中报道的影响大白和杜洛克猪总乳头数的候选位点一致,但左乳头的候选位点rs81444134(26.51 Mb,SSC13)和rs81233299(8.13 Mb,SSC18)均为新发现的与乳头数相关的位点。左、右、总乳头的候选位点主要集中在SSC16上的6.36—10.66 Mb区间;连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)分析发现,区间内7.47—8.27 Mb的候选位点拟合成了一个795 kb的单倍型块,且该单倍型块是新发现的影响乳头数的候选区域;单倍型块内的rs337606862(7.47 Mb)与右乳头和总乳头最显著关联,单倍型块内的3个位点均位于cadherin 18(CDH18)基因的内含子上,CDH18编码Ⅱ型钙黏附素,且钙黏附素与发育中组织细胞的识别、分选、增殖、凋亡以及乳腺癌的发生有关。因此,CDH18可能是新的影响猪乳头数的候选基因。再者,本研究对4个染色体上最显著的位点:rs81444134、rs80894106、rs337606862、rs81233299在709头苏淮猪中基因分型,经关联分析后发现,这些位点均与乳头数显著相关,可以作为潜在分子标记用于乳头数的选育。【结论】本研究通过基因组分析在苏淮猪群体中鉴定到20个与乳头数显著相关的位点。其中SSC13上的26.51 Mb和SSC18上的8.13 Mb是新的乳头数的候选QTLs,SSC16上的7.47—8.27 Mb也是新发现的乳头数的候选QTL,且区间内CDH18可能是新的影响猪乳头形成的候选基因。

FST基因的过表达对猪成纤维细胞内基因及生物学通路的影响

应用Illumina HiSeq测序平台,对过表达FST基因的细胞和正常细胞进行转录组测序,并对筛选的差异表达基因进行基因功能注释及信号通路分析。结果表明:过表达FST后共有286个基因的转录发生了变化,其中176个上调,110个下调。这些差异基因共得到44个GO功能注释,其中单一生物过程、代谢过程、细胞过程;细胞器、细胞区域、细胞和黏合terms下聚集的差异基因数量最多,均>100个。共发现9条显著富集的Pathway,包括与细胞增殖相关的细胞周期、DNA复制、碱基切除修复、p53信号通路等,与卵母细胞发育相关的卵母细胞减数分裂和孕激素介导的卵母细胞成熟通路。说明在成纤维细胞中过表达FST后,最显著的特征是与细胞增殖分化相关的基因和生物学通路被富集。

沼泽型水牛FST基因克隆分析与组织表达模式

旨在克隆水牛卵泡抑素(follistatin, FST)基因,并对该基因进行生物信息学分析,检测其在水牛不同组织中的表达情况,为进一步探讨FST在水牛胚胎发育过程中的功能奠定基础。从水牛卵巢组织中提取RNA,反转录成cDNA后,利用RT-PCR技术克隆获得水牛FST基因CDS区的全长序列,并进行生物信息学分析。结果显示,水牛FST基因编码区全长1 035 bp,编码344个氨基酸。水牛FST基因与黄牛、鸡、绵羊、人、黑猩猩、褐家鼠、野猪和山羊的同源性分别为99.1%,81.4%,98.4%,91.9%,91.4%,89.3%,93.4%和81.4%,且在不同物种间高度保守,符合生物的进化规律。FST蛋白包含40个α-螺旋、63个延伸链及241个无规则卷曲,分别占11.6%(40个),18.3%(63个)和70.0%(241个),为经典分泌蛋白。qRT-PCR结果显示,FST在水牛胃、肌肉、卵巢、睾丸、心脏、肝脏、肺脏和脾脏组织中均有表达,其中在肺脏和卵巢中表达最高,睾丸中表达最低。本研究克隆得到了沼泽型水牛FST基因,并对不同组织内FST进行了基础的生物信息学分析,为阐明FST在水牛胚胎发育过程中的功能,提高水牛胚胎发育水平提供理论基础。

物种形成过程中的分化基因组岛及其形成机制

理解物种形成机制是生态和进化领域的重要任务。得益于测序技术的快速发展,越来越多研究发现分化种群(亚种、物种)间的基因组常呈现异质性分化景观,存在分化基因组岛,这被认为是基因流存在下的歧化选择引起的,支持基因流存在下的成种假说。然而,基因渐渗、祖先多态性的差异分选、连锁选择等其他进化过程也可导致分化基因组岛的形成。现有实证研究在解析分化基因组岛的形成机制时,往往忽略了上述其他进化过程的作用。为此,本文在辨析分化基因组岛相关概念的基础上,总结了利用种群基因组数据鉴定分化基因组岛的方法,对比了不同进化过程形成分化基因组岛的特征,指出在区分不同机制时联用基因渐渗程度、绝对分化指数(dXY)、相对节点深度(RND)、重组率等多个指标的必要性,归纳了物种形成过程中分化基因组岛形成机制解析的研究思路,并对未来在生殖隔离机制上的深入探索以及实证研究的整合分析等方面进行了展望。