Superovulation of the Cloned Cattle Derived from Somatic Cells and the Transfer of the Vitrified-Thawed Embryos of the Cloning Cattle

In this experiment, it was designed to carry out superovulation on the two cloned cattles, vitrification and transfer of the embryos recovered from them. First of all, it was carried out vitrification on embryos obtained by IVF. Results showed that there were no significant differences between the blastocysts (obtained by IVF) vitrified in EPS10 and these in EPS20 on the resuscitative rate and the developmental rate. The hatched rate of the blastocysts vitrified in EPS10 (31.3%, 35/112) was significantly higher than that in EPS20 (12.2%, 13/107)(P<0.01), so EPS20 was selected as the vitrification solution to freeze the embryos recovered from the cloned cattle. After superovulation, six (four usable embryos) and ten (nine usable embryos) embryos were respectively recovered from Kangkang and Shuanghuang. Two embryos were selected from the recovered embryos of each cloned cattle to freeze in EPS20, subsequently thawed and transferred into luteal ipsilateral uterine horns of 4 Holstein recipient cows after synchronization of estrus, respectively. At last, one recipient cow (No. 9908) became pregnant and delivered one healthy calf (descendant of the cloned cattle-Shuangshuang). The results of this experi- ment show that the cloned cattle as well as common cattle had better response to the exotic FSH and better ability to multiovulation, the embryos recovered from the cloned cattle can be vitrificated.

牛FMR1基因5'UTR克隆及生物信息学分析

为了探讨西门塔尔牛脆性X智力低下基因1(fragile X mental retardation 1,FMR1)的生物学功能,并为研究FMR1在西门塔尔牛屡配不孕中发挥的作用提供数据支持。实验以西门塔尔牛血液DNA为模板,通过PCR方法克隆FMR1基因完整的5′UTR序列;与NCBI提供的牛FMR1基因mRNA全序列进行比对;利用在线软件进行遗传分析并构建系统进化树,分析FMR1基因5′UTR端脆性;分析该基因编码蛋白的理化性质、亲疏水性、磷酸化位点、跨膜结构、信号肽、二级结构、三级结构和互作蛋白。结果表明:西门塔尔牛FMR1基因5′UTR序列与NCBI提供的牛FMR1基因序列基本一致,生物信息学分析得到牛FMR1基因最长开放阅读框1 710 bp,基因共编码569个氨基酸,分子量64 221.90 u,其编码蛋白是不稳定的亲水蛋白,没有明显的信号肽切割位点,并且不包括跨膜螺旋,二级结构预测表示其主要以α螺旋和无规卷曲形式为主。说明西门塔尔牛FMR1基因编码序列长度为40 254 bp,编码569个氨基酸,编码的蛋白质为亲水不稳定蛋白,与绵羊遗传距离最近。

体细胞核移植技术及应用

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)是一种能使已分化的体细胞获得全能性(totipotency)的技术,在发育生物学、生物医学研究和农业应用方面具有重要价值。该技术主要包括卵细胞去核和核供体细胞植入两个环节。文章综述了SCNT技术的原理、流程、应用等,以期为SCNT技术的研究与应用提供参考依据。

转基因克隆牛胎盘中印迹基因PEG10的DNA甲基化水平

低效率的体细胞核移植技术显著制约着该技术在转基因动物生产上的广泛应用。目前认为供体细胞核不能被受体卵母细胞胞质完全的表观重编程是其效率低下的最主要原因,而DNA甲基化是基因表观修饰的主要方式之一。为了探求转基因克隆牛的死亡是否与其胎盘中印迹基因的甲基化的重编程程度相关,文章通过亚硫酸氢盐测序法(Bisulfite sequencing PCR,BSP)和亚硫酸氢盐联合限制性内切酶分析法(Combined bisulfite restriction analysis,COBRA),对印迹基因PEG10在围产期死亡且存在发育缺陷的转基因克隆牛的胎盘(死亡组)和存活的转基因克隆牛的胎盘(存活组)与正常对照牛胎盘(对照组)的DNA甲基化水平进行了详细的比较。结果发现,与对照组相比,PEG10基因在死亡组上表现出异常的超甲基化水平,而存活组与对照组相比无显著性差异。研究结果显示,胎盘中印迹基因的DNA甲基化表观重编程不彻底可能是导致转基因克隆牛发育异常进而死亡的主要原因之一。

牦牛和犏牛Dmrt7基因序列分析及其在睾丸组织中的表达水平

【目的】研究牦牛和犏牛Dmrt7基因编码区序列和编码蛋白的结构,以及在睾丸组织中mRNA及其蛋白表达水平,探讨Dmrt7与犏牛雄性不育的关系,为揭示犏牛雄性不育的分子机理提供依据。【方法】利用分子克隆技术获得牦牛和犏牛Dmrt7基因编码区序列,并采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的功能位点和二级结构等方面进行了预测和分析;通过半定量PCR技术检测Dmrt7基因mRNA在牦牛各组织器官中的表达水平;利用实时荧光定量PCR技术检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmrt7基因mRNA表达水平;并通过western blotting检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmrt7蛋白的表达水平。【结果】牦牛和犏牛Dmrt7基因cDNA序列一致,包含一个长度为1 113bp的开放阅读框,编码370个氨基酸,具有完整的DM功能域,二级结构主要以无规则卷曲、α螺旋和延伸链为主。在牦牛各组织器官中,Dmrt7基因mRNA仅在睾丸组织中特异性表达。牦牛睾丸组织中Dmrt7mRNA和蛋白的表达水平极显著高于犏牛(P<0.01)。【结论】牦牛睾丸组织中Dmrt7基因mRNA和蛋白表达水平明显高于犏牛,且Dmrt7蛋白表达水平与其mRNA表达水平相一致。

牦牛和犏牛Dmc1基因序列分析及睾丸组织转录水平研究

【目的】研究牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、结构和睾丸组织mRNA表达水平,探讨Dmc1基因与犏牛雄性不育的关系,为揭示犏牛雄性不育的分子机理提供参考。【方法】通过PCR扩增和克隆测序获得牦牛和犏牛Dmc1基因部分cDNA序列,运用生物信息学方法分析牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、蛋白结构和进化关系,利用实时荧光定量PCR技术检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmc1基因mRNA表达水平。【结果】牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列全长均为1023bp,编码340个氨基酸,与黄牛Dmc1基因的同源性为100%,与哺乳纲其它物种的同源性在90%以上。牦牛和犏牛Dmc1蛋白含有RecA蛋白家族典型的第二结构域,且与人、鼠Dmc1蛋白结构域一致。系统发育分析显示牦牛、犏牛和黄牛首先聚为一类,后与家犬相聚;人、黑猩猩和猕猴聚为另一类,而与鸟纲动物相聚较远,与经典分类基本一致。定量结果显示犏牛睾丸组织Dmc1基因mRNA表达水平较低,与牦牛差异极显著(P<0.01),且犏牛表现出来的减数分裂障碍表型与小鼠Dmc1基因突变或敲除的表型一致。【结论】根据生物信息学分析结果推测牛Dmc1蛋白与人、鼠一样,在精母细胞减数分裂同源重组过程中发挥着重要作用;Dmc1基因在牦牛和犏牛睾丸组织中的表达量差异极显著(P<0.01),结合犏牛雄性减数分裂障碍表型,表明睾丸组织Dmc1基因可能与犏牛的雄性不育有一定的关系。

晋南牛瘤胃中古菌分子多样性的研究

采用3对古菌特异性引物扩增瘤胃古菌16SrRNA基因分别建立克隆库来研究晋南牛瘤胃古菌的多样性。每个克隆库随机挑选100个克隆。引物Archf364/1386建立的克隆库中,克隆分为四类,分别与四种甲烷短杆菌1Y(61%)、SM9(23%)、NT7(14%)和AK-87(2%)相似。引物1Af/1100Ar建立的克隆库中,克隆分为两类,分别与Methanobacterium aarhusense(72%)和Methanosphaera stadtmanae DSM3091(28%)相似。引物Met86F/Met1340R建立的克隆库反映的古菌种类较为全面,除以上4种甲烷短杆菌(所占比例分别为47%、26%、11%和3%)外,还有Methanomicrobium mobile(2%)、以及类似Methanobacterium aarhusense(1%)和Methanosphaera stadtmanae(3%)的序列,还有7%的未匹配序列。系统进化分析表明,这些克隆属于Methanobrevibacter、Methanobacterium、Methanosphaera、Methanomicrobium,和未知广域古菌等5个分支。有25类属于广域古菌的未知序列,提示瘤胃中存在大量的未知产甲烷菌。

利用改进的手工克隆技术生产转GFP基因猪克隆胚胎

通过体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer,SCNT)培育转基因动物新个体是当前被广泛使用的技术之一,但其生产成本高和转基因囊胚形成率低在很大程度上制约了该技术的应用。文章报告对该技术的一些改进以提高其成功率并降低成本。首先将增强型绿色荧光基因(EGFP)导入猪胎儿成纤维细胞中,通过荧光观察EGFP的表达来筛选适合做细胞核移植的体细胞。这样避免了外源EGFP基因虽已整合至猪基因组但不表达的情况,保证供体细胞100%是表达目标蛋白(绿色荧光蛋白)的细胞;然后利用新一代体细胞核移植技术——手工克隆技术(Handmade cloning,HMC)将供体细胞与卵母细胞融合生产胚胎。共收集了4个批次378个肉用家猪的卵母细胞,经体外培养成熟后手工去核得到266个去核卵母细胞,与EGFP细胞融合后获得127个重构胚胎,将重构胚胎体外培养到144 h,得到转基因囊胚65个,平均囊胚率为52.1±8.3%。与传统SCNT相比,HMC不仅操作简便,而且能大幅提高核移植细胞的囊胚率。更为重要的是,改进的手工克隆技术摆脱了昂贵的显微操作仪,为产业化生产转基因动物提供了新的实用基础。

牛GDF5基因启动子的克隆与序列分析

旨在了解生长分化因子5(GDF5)可能的调控序列。本研究通过基因组比对,扩增了牛GDF5基因5′侧翼区,并通过产物纯化、连接、转化及测序比对,确定了2043bp的启动子序列。同时综合考虑已经证实的人GDF5基因启动子结构及应用启动子在线分析软件,对该序列进行分析。结果发现,牛GDF5基因5′侧翼区没有CpG岛,序列比对发现,牛和人GDF5基因启动子区域同源性为78%;牛GDF5基因启动子没有TATAbox或CAATbox结构,其转录起始位点位于翻译起始密码子ATG上游-359bp位置,其潜在的转录因子有AML-la,Ap-1,AmL-la,CdxA,SRY,CdxA,TATA,AmL-la,GTATA-1,MZF1,CdxA,Nkx-2,CdxA,S8和SRY,其中Ap-1,AmL-la,SRY,Nkx-2,S8和SRY高度保守,与人的序列完全一致;推测发现牛GDF5基因启动子-457至-423bp序列中的GT重复序列可以增强启动子的活性,且最小增强子处于-458和-377bp之间。研究结果推测判定了牛GDF5基因启动子的转录起始位置、转录结合位点、活性序列及最小增强子序列,为以后深入研究GDF5基因在牛软骨细胞中的表达机制提供了理论基础。

黄牛、牦牛和犏牛b-Sycp2基因的克隆与睾丸组织mRNA的表达水平

【目的】克隆黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因序列,了解牛Sycp2基因序列特征和组织表达特征,分析睾丸组织中Sycp2基因的表达水平。【方法】采用电子克隆和克隆测序技术获得黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因序列,利用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-PCR分析牛Sycp2基因的组织表达特征;采用real-time PCR技术检测黄牛、牦牛和犏牛睾丸组织Sycp2基因的表达水平。【结果】①黄牛、牦牛和犏牛Sycp2基因编码区序列全长均为4 365 bp,命名为b-Sycp2,编码蛋白含有1 454个氨基酸残基,并包含卷曲螺旋结构域等典型结构域;②b-Sycp2基因在睾丸组织中特异表达,黄牛和牦牛睾丸组织中b-Sycp2基因的表达水平显著高于犏牛(P<0.05)。【结论】成功克隆了b-Sycp2基因,b-Sycp2基因为睾丸组织的特异表达基因,且黄牛和牦牛睾丸组织b-Sycp2基因表达水平显著高于犏牛。

牛环形泰勒虫病二温式PCR诊断方法的建立及初步应用

为建立特异、敏感、快速的二温式PCR诊断方法,根据牛环形泰勒虫裂殖子表面抗原(tams1)基因,设计了一对特异性引物,扩增出大小为154bp基因片段,经克隆、测序分析,与已知基因序列的相似性为96%。用建立的牛环形泰勒虫病二温式PCR诊断方法,对从新疆牛环形泰勒虫病流行地区采集的50份全血样品进行诊断,阳性率为88%,而血涂片检出的阳性率只有58%。经试验验证,该方法具有特异性高、敏感性强、重复性和稳定性好等优点。表明本试验所建立的二温式PCR诊断方法可用于牛环形泰勒虫病的临床诊断、隐性感染检测和流行病学调查。

鲁西黄牛α干扰素基因的克隆及表达

提取黄牛血液基因组DNA,PCR扩增α干扰素基因,重组到pET32a+表达载体中。测序结果表明,扩增片段含有498bp的ORF,可编码166个氨基酸的成熟蛋白,与已报道的牛α干扰素C亚型氨基酸组成同源性为97.6%。构建原核表达载体pET32a+/BoIFN-α,SDS-PAGE分析蛋白质表达水平,IPTG诱导后表达的融合蛋白分子量为40ku,表达量占菌体总蛋白的26.7%。结果从鲁西黄牛中克隆了IFN-α基因的一种新亚型,即BoIFN-αC2,构建原核表达质粒,并实现了高效表达,为重组牛干扰素的开发奠定了基础。

新疆牛环形泰勒虫Tams1基因的克隆与序列分析

采用PCR技术，从新疆焦虫病疫区感染牛的全血中扩增到Tamsl基因，该基因长度为846bp，编码281个氨基酸。同源性分析表明，该基因与其他9个国际流行虫株的核苷酸同源性为93．6％～99．8％，氨基酸同源性为88．6％～99．6％。系统发育进化树分析表明，新疆分离株同印度株、毛利塔尼亚株、土耳其株、北非共和国株进化途径一致，与苏丹株和巴林株进化途径相差较远。氨基酸抗原决定簇分析发现新疆分离株编码的氨基酸有13个抗原决定簇。

体细胞克隆牛和转基因体细胞克隆牛的遗传学分析(英文)

分析了来自同一细胞系的体细胞克隆牛甜甜、庆庆、浒娃及来源同一培养转基因体细胞系转基因体细胞克隆牛九妹、乐娃和 1个妊娠 8个月转基因流产胎牛 8C2以及随机抽取的 1头鲁西黄牛 (LX)、 1头褐斯坦牛 (HS)在 2 4个微卫星位点标记牛的基因型 .结果表明 2 4个多态位点均表现出多态 ,等位基因数为 1～ 5个 ,平均为 3 17个 .根据网上公布的数据 ,按其最高频率计算 ,甜甜、庆庆、浒娃、九妹、乐娃、 8C2与培养细胞系、转基因细胞系间匹配概率为 1 17× 10 -3 6,根据本研究观察到的数据计算 ,匹配概率为 1 90× 10 -2 3 ;而与随机抽取的 1头鲁西黄牛及褐斯坦牛的基因型分别在 2 3和2

牛朊蛋白(bPrP^C)基因的克隆和序列分析

分别从9头牛(3头牦牛、3头荷斯坦牛和3头秦川黄牛)全血中提取基因组总DNA,用所设计引物以聚合酶链式反应扩增出细胞型朊蛋白(PrPC)基因,并克隆到pMD18-T载体。序列分析表明所克隆的牛PrPC的片段大小为795bp,包含了牛朊蛋白基因的完整编码区序列,为含单一外显子的完整开放阅读框,与国内外报道的已知序列基本相同。本次所报道的牛PrP(bPrPC)基因含6个短而富含G-C的元件,可编码八肽Pro-His-Gly-Gly-Gly-Trp-Gly-Gln/Arg或九肽Pro-Gln/His-Gly-Gly-Gly-Gly-Trp/Arg-Gly-Gln。这些bPrPC基因序列相比较,其核苷酸和氨基酸同源性分别在99.0%～100.0%和99.2%～100.0%之间。在整个18个碱基替换中,多数替换是保守的,为同义突变,仅有5个替换引起氨基酸突变,分别为HN200302的W60R、HN200303的S154N、MN200301的A129V、NN200302的Q234R和NN200303的Q94R突变。发现牦牛朊粒基因在126(A→G)、234(G→A)和678(T→C)位的特征性核苷酸替换,但均为同义码替换。

牛FoxO1基因的cDNA克隆及在新生犊牛组织中的表达分析

根据GenBank已发表的人、小鼠、猪FoxO1基因的mRNA序列设计引物克隆了牛FoxO1基因的cDNA序列,同时采用实时荧光定量PCR方法分析FoxO1在新生犊牛16个组织中的表达情况。结果表明:牛FoxO1基因与人、黑猩猩、小鼠、大鼠、猪的同源性分别为88%、88%、86%、85%和89%,FoxO1基因在新生犊牛各个组织中均有表达,但在不同组织中的表达量有差异,在腹内脂肪、小肠淋巴结、肺、脾、胸腺中表达量较高,其次在胃、肾、肝、心、小肠、半腱肌、背最长肌,在脑、胰腺、比目鱼肌、腓肠肌等组织中表达量较低,这可能与FoxO1基因在有机体各组织器官中的生物学效应有关。

牛α-actinin 1基因的克隆及其多态性与繁殖性状的关联分析

本研究以牛睾丸组织总RNA为模板，采用RT-PCR的方法合成了α-actinin1的eDNA，并进行了组织表达谱和生物信息学分析，结果表明：牛α-actinin1基因在肝脏、睾丸、肺、瘤胃、子宫、小肠、脾脏、心脏、脂肪和肾脏组织中表达，eDNA为2911bp，包含2679个碱基组成的开放读码框（53-2731bp），编码892个氨基酸，主要包含CH、SPEC和EFh3个结构域。此外，本研究以双胎和单胎鲁西牛、尼里一拉菲水牛、摩拉水牛、晋南牛、荷斯坦奶牛、西门塔尔牛和南阳牛为研究对象，通过测序和PCR—RFLP相结合的方法进行SNP检测和基因型分析，探讨基因多态性与产犊数之间的关系，结果表明：在α-actinin1基因第13内含子的669bp处存在1个A／G的突变，使得产生HaeⅢ多态，产生AA和AG2种基因型；其基因多态性与产犊数之间的关联分析结果显示A—G的突变对产犊数没有显著影响（P〉0．05）。

利用微卫星标记对4个肉牛品种进行遗传多样性分析

本研究利用10个微卫星标记分析了鲁西黄牛、布莱凯特肉牛、渤海黑牛和日本和牛4个品种185个个体的品种内遗传变异情况及各品种间的亲缘关系,共检测到58个等位基因,每个位点平均观察等位基因数为5.8个,从4(BM1818)到8个(ETH225和TGLA53)不等;有效等位基因数为2.5417～3.5849个;观察杂合度、期望杂合度和多态信息含量变异范围分别为0.2270～0.5459、0.6082～0.7230和0.5482～0.6791,均属高度多态性位点。群体间遗传分化明显,有34.49%的遗传分化来自群体间的变异。以Nei氏遗传距离(DA)构建UPGMA系统进化树,聚类结果表明,渤海黑牛与鲁西黄牛首先聚为一类,布莱凯特肉牛和日本和牛聚为一类。布莱凯特肉牛的3个微卫星座位10个克隆的PCR扩增片段测序获得的序列已提交GenBank,登录号分别为:GQ368896、GQ368897、GQ368898、GQ368899、GQ368900、GQ368901、GQ368902、GQ368903、GQ368904、GQ368905。10对微卫星座位可作为有效的遗传标记用于4个肉牛品种的遗传多样性和系统发生关系分析。

牛趋化因子受体4基因的克隆表达及序列分析

采用RT-PCR技术,从被刺激诱导的牛外周血单个核细胞（PBMC）中克隆了牛趋化因子受体4（CXCR4）全长基因,并将CXCR4基因和CXCR4基因N端1~126 bp（CXCR442 aa）片段分别亚克隆到原核表达载体pGEX-4T-1中,命名为pGEX-4T-1-CXCR4、pGEX-4T-1-CXCR442 aa。获得重组菌株后,采用不同的IPTG浓度、不同诱导时间、不同温度和不同培养基等组合诱导表达这两种重组菌,其中pGEX-4T-1-CX-CR442 aa重组菌获得了表达,并在37℃、IPTG浓度为0.8 mmol/L、诱导6 h时表达量最大,约占菌体总蛋白的45%,目的蛋白主要以包涵体的形式存在;而pGEX-4T-1-CXCR4重组菌未表达出目的蛋白。

克隆牛的DNA鉴定

目的建立26个多态性STR标记,进行克隆牛的鉴定。方法采用荧光标记PCR引物,进行PCR扩增,应用GeneScan技术分析26个牛的微卫星基因座遗传多态性。结果26对荧光标记引物均能对上述样品很好地扩增出DNA产物,并得到清晰的条带。根据实验观察到的数据计算,体细胞克隆牛供体奶牛与克隆小奶牛的偶合率为3.31×10-15,认定它们为相同来源;在所检测的26个微卫星标记中,体细胞克隆牛供体奶牛、克隆小奶牛与克隆小奶牛代孕荷斯坦母亲的基因型在21个标记上不符合母子遗传关系,可以排除其亲子关系。结论有助于今后开展对珍稀动物或家畜被盗的案件鉴定工作。