《遗传》杂志努力推动中国动物遗传育种研究

现代动物育种以数量遗传学为基础,在过去的近一个世纪的育种实践中,对于畜禽的群体遗传改良取得了巨大的成就,畜禽的大多数具有重要经济意义的性状都得到了大幅度的提高,例如,美国荷斯坦奶牛平均305 d产奶量在过去近50年中由约6 000 kg增加到约12 000 kg,

缅怀著名动物遗传学家吴仲贤教授

2011年5月12日,吴仲贤教授百年诞辰纪念会暨塑像揭幕仪式在位于北京西郊的中国农业大学隆重举行,柯炳生校长高度评价了吴仲贤教授的治学精神,农业部原常务副部长刘成果,农业部原副部长洪绂曾,原北京农业大学党委副书记吴汝焯,中国科学院院士吴常信,英国皇家科学院院士杨子恒。

利用全基因组连锁不平衡估计中国荷斯坦牛有效群体大小

有效群体大小是群体遗传学研究的一个重要内容,有助于我们更清楚地了解群体的遗传变异、进化和复杂性状的遗传机制等。随着高密度SNP标记的出现,越来越多的研究利用SNP标记间连锁不平衡估计有效群体大小。文章采集北京地区中国荷斯坦牛2 093个样本,并利用牛SNP芯片(Illumina BovineSNP50,含5 4001 SNPs)进行基因型测定,估计不同世代中国荷斯坦牛的有效群体大小。质量控制标准设定为SNP检出率0.95,最小等位基因频率>0.05,样本检出率0.95,哈代温伯格平衡检验显著性水平P<0.0001。经过质量控制,共1 968个样本和38 796个SNPs用于连锁不平衡分析。文章选取SNP间距0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、15(Mb),估计中国荷斯坦牛在4世代之前有效群体大小。结果表明,中国荷斯坦牛的有效群体呈逐代下降趋势,至4世代前,中国荷斯坦牛平均有效群体为45头左右。

21日龄猪瘟疫苗首次免疫前后仔猪抗体水平变化

利用竞争ELISA方法对317头仔猪21日龄猪瘟疫苗首次免疫前(20日龄)和免疫后(35和38日龄)的血清猪瘟抗体水平(阻断率)检测发现,不同日龄和不同母猪的仔猪其猪瘟抗体水平有极显著差异(P<0.01),在母猪与日龄间也存在极显著的互作效应,主要表现为不同母猪的仔猪其抗体水平在不同日龄的变化趋势不同并且与20日龄的猪瘟抗体水平(变化范围为0.039～0.897)有关。当20日龄的猪瘟抗体水平≤0.102时,35日龄和38日龄的猪瘟抗体水平持续增加,当20日龄的猪瘟抗体水平介于0.102～0.411时,35日龄和38日龄所测的猪瘟抗体水平是先降低后增加,当20日龄的猪瘟抗体水平大于等于0.412时,35日龄和38日龄所测的猪瘟抗体水平持续降低。这一结果表明,对于阻断率小于0.4的仔猪,注射疫苗后,可以启动仔猪的主动免疫,20日龄首次免疫是合适的;而对于阻断率大于0.4的仔猪,此时注射疫苗非但不能使仔猪启动免疫应答产生猪瘟抗体,反而使仔猪体内的母源抗体被中和,从而易感染猪瘟病毒,应适当推迟首次免疫时间。

猪MYNN基因可变剪接体的克隆及表达特性研究

旨在克隆猪MYNN基因的可变剪接体,并预测编码蛋白的结构与功能,研究各转录本的时空表达特性。本研究以马身猪为试验动物,采用RT-PCR技术对猪MYNN基因全长CDS区进行克隆,并采用生物信息学技术分析其编码蛋白的生物学特性;在心、肝、脾、肺、肾、小脑、小肠、胰、胃、肌肉和脂肪组织中,采用实时荧光定量PCR技术对MYNN基因的表达谱进行研究,并在胃和肌肉组织中进行发育性表达规律的研究。结果表明,本研究成功克隆出猪MYNN基因的两个转录本MYNN-1(GenBank登录号:KY470829)和MYNN-2(GenBank登录号:KY670835)。MYNN-1的CDS区全长1 830bp,编码609个氨基酸,编码的蛋白质属于碱性可溶性稳定蛋白质;MYNN-2的CDS区全长1 746bp,编码581个氨基酸,编码的蛋白质属于碱性可溶性不稳定蛋白质;与MYNN-1相比,MYNN-2少了84bp,缺失第6外显子,且通过功能结构域预测发现,MYNN-2比MYNN-1少一个C2H2类型的锌指蛋白结构域;同源性及进化树分析发现,猪MYNN基因的两个转录本所编码的氨基酸序列与北极熊、山羊、马、家犬等物种的同源性较高,遗传距离较近,说明MYNN基因在进化过程中十分保守。MYNN-1和MYNN-2在马身猪的各个组织中均有表达,且各组织之间表达差异显著(P<0.05);在马身猪胃、小肠和胰中高表达,脂肪组织中表达量最低。在各组织(除肾)中MYNN-1的表达量均显著或极显著高于MYNN-2(P<0.05;P<0.01),说明MYNN-1为主要亚型;随着日龄的增加,MYNN-1和MYNN-2在胃中的表达量均呈现逐渐降低的趋势,在背最长肌中,呈现先上升后下降的趋势。本试验成功克隆了猪MYNN基因的两个可变剪接体,并推测MYNN在猪的消化吸收以及骨骼肌的生长发育过程中有重要作用,但其作用的具体机制还需进一步研究。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌诱导牛乳腺上皮细胞炎症反应的分子标志物研究

旨在获得耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)诱导牛乳腺上皮细胞炎症反应的关键分子标志物。本研究以牛乳腺上皮细胞系Mac-T为试验材料,利用MRSA进行体外感染,通过与普通金葡菌感染组及未感染组进行比较,检测隐性乳房炎候选基因TRAPPC9、JAK2及炎症指示因子IL-6基因在MRSA感染不同时间点的基因表达量。结果显示,与未感染的对照组相比,MRSA菌株体外感染Mac-T细胞6h时,TRAPPC9基因表达量显著降低(P<0.05);感染8h时,JAK2基因表达量显著降低(P<0.05);金葡菌菌株感染Mac-T细胞6h时,TRAPPC9与JAK2基因表达量均显著降低(P<0.05)。与普通金葡菌相比,经MRSA处理6和10h时,Mac-T细胞的TRAPPC9、JAK2及IL-6基因表达量均较高,且感染6h时,MRSA处理组TRAPPC9基因表达量显著高于金葡菌处理组(P<0.05)。结果表明,MRSA及金葡菌感染Mac-T细胞后,3个基因表达变化规律基本相似,MRSA菌株感染更不易引起宿主细胞JAK2基因表达量的变化,而TRAPPC9基因则可作为MRSA金葡菌及普通金葡菌感染的首选分子标志物。

德系西门塔尔牛与荷斯坦牛产奶性状及血清细胞因子比较研究

本研究对来自河北省张北地区同一牛场的德系西门塔尔牛和荷斯坦牛的产奶性状、体细胞数和血清因子水平进行了检测和对比分析。结果表明:德系西门塔尔牛平均日产奶量15.7 kg、年平均产奶量4.7 t,同场荷斯坦牛分别为21.6 kg/d、6.5 t/年,但德系西门塔尔牛平均乳蛋白率(3.57%)极显著高于荷斯坦牛(3.16%)(P<0.01),乳脂率也明显高于荷斯坦牛(P=0.09)。此外,德系西门塔尔平均体细胞数为8.5万/mL,明显低于全国平均水平(46.2万/mL),表现出良好的乳房健康状况。德系西门塔尔牛血清中TRAPPC9及IL-17水平均显著高于荷斯坦牛(P<0.05)。相关分析显示,德系西门塔尔牛乳蛋白率与TRAPPC9含量显著相关(P<0.05),IL-17与TNF-α、IFN-γ显著相关(P<0.05)。以上数据表明,引进德系西门塔尔牛在我国张北等寒冷地区具有较好适应性,乳房健康状况良好,产奶性能优良。

应用生物信息学预测牛新microRNA及验证

本研究旨在通过比较基因组学和结构序列分析方法预测牛基因组中的新miRNAs并进行试验验证。根据miRNA分子序列具有一定保守性,将人、小鼠、绵羊、猪和狗5种哺乳动物已知的miRNA分子与NCBI中牛的全基因组序列(UMD3.1)对比,获得牛miRNAs;随机选取部分预测的miRNAs进行实时荧光定量PCR(qRTPCR)验证。结果,基于物种间序列同源比对共计预测到44条新的牛miRNAs,选取其中4条miRNAs,通过qRTPCR方法,发现他们在泌乳期中国荷斯坦牛乳腺、心、子宫和肝组织中均有表达。结果表明,基于比较基因组学和生物信息学预测新的miRNA分子可行,为奶牛基因表达调控及其性状形成机制研究提供了前期基础。

联合多组学数据鉴定猪脂肪沉积的候选基因

脂肪沉积是猪生产及育种中最为重要的经济性状指标之一,其调控机制一直是研究热点,单一组学的研究方法不足以推测与还原出猪脂肪沉积复杂的调控过程。因此本研究联合多组学数据共同进行分析以鉴定猪脂肪沉积的候选基因。首先对同一猪场相同日龄和体重的461头大白猪进行基因分型,并将芯片数据填充至测序水平,然后对其中132个个体进行背最长肌mRNA测序,根据基因表达水平和包含15389322个SNP的测序数据进行eQTL分析鉴定到33756个cis-eQTL,且多为正向调控。之后基于猪的背膘厚度表型利用测序数据进行GWAS确定了312个显著SNP。最后通过GWAS与eQTL的共定位分析定位到一个显著信号位点SSC9:15828911,对应的调控基因为RAB30,且有研究表明其会参与脂肪的合成和代谢,可以作为影响猪脂肪沉积的候选基因。研究结果为猪脂肪沉积的遗传解析和猪肉质改良的分子育种提供理论依据和重要参考。

我国荷斯坦种公牛CVM遗传缺陷基因的分子检测

研究运用引入酶切位点聚合酶链式反应(PIRA-PCR)方法检测牛脊柱畸形综合症(CVM)在我国荷斯坦种公牛中的携带情况。共检测了来自全国14个公牛站的587头种公牛,结果表明:携带者56头,携带率为9.54%。系谱分析确认40头携带者公牛是Carlin-M Ivanhoe Bell的后代。对公牛信息统计显示,2001—2007年各年度出生的种公牛都保持较高的CVM携带率(8.22%～15.56%)。美国、加拿大和澳大利亚是我国引进公牛的主要来源国,进口公牛的CVM携带率分别为11.37%、3.73%和14.29%。此外,本研究还对我国荷斯坦牛CVM遗传缺陷的控制和CVM携带公牛的利用提出建议。

种猪遗传评估技术研发与评估系统应用

种猪遗传评估是猪育种的中心和常规工作,是决定育种成效的关键。自2007年以来,在全国生猪产业技术体系建设项目和全国生猪遗传改良计划的推动和支持下,我国的种猪遗传评估工作得到持续稳步的推进,研发建立了我国种猪遗传评估技术体系,包括育种值估计模型、综合选择指数、场间关联性估计和全国种猪遗传评估中心。基于动物模型BLUP的遗传评估技术已在种猪场(尤其是国家核心种猪场)广泛应用。截止到2014年底,全国种猪遗传评估中心已积累了226.1万头种猪的生长性能测定数据和94.5万头母猪的繁殖记录,每年所收集数据量、数据的质量和场间关联率均逐年提高,利用这些数据每周为全国核心种猪场进行一次遗传评估。今后需在增强场间遗传联系、增加遗传评估性状、有效利用中心测定站数据和加强技术服务等方面进一步完善我国种猪遗传评估体系。

瘦肉型黑猪育种群MC1R、KIT基因多态性研究

研究旨在探索以毛色基因MC1R、KIT等位基因基因型分析应用于瘦肉型黑猪毛色选育工作的可行性。实验群体包括从瘦肉型黑猪育种群中随机选择的长白猪、大白猪、杜洛克猪各108头,北京黑猪24头。另外选择杜洛克×民猪F1代15头作为对照。选择MC1R外显子区,KIT基因外显子3、18、19、21为候选目的片段。测序确认SNP位点后,进行PCR-RFLP并统计等位基因频率。结果表明:MC1R基因外显子区-51G/A(北京黑猪上携带)、-372G/A(长白猪,大白猪上携带)、-589,729T-G/C-A(杜洛克猪上携带)频率均为1,而KIT基因外显子19-156T/C(北京黑猪上携带)突变频率为0.938。结果提示,MC1R、KIT基因上的SNP位点结合PCR-RFLP方法可以应用于瘦肉型黑猪毛色选育工作。

猪溶菌酶基因单核苷酸多态性检测及与溶菌酶浓度的关联分析

鉴于疾病给畜牧业带来巨大的经济损失,人们对疾病的防治一直很重视。随着人们对食品安全要求的提高,动物分子抗病育种正在成为健康养殖的一个新的研究领域。溶菌酶作为一种广谱抗菌活性水解酶,具有杀菌、抗病毒、抗肿瘤细胞等多种作用。目前,在动植物抗病研究领域中,溶菌酶基因已经作为一种重要的抗性基因并加以研究。本实验以由杜洛克和二花脸猪构建的F2群体为实验材料,研究溶菌酶基因与溶菌酶浓度的关系,共发现了猪溶菌酶基因中19个SNP;对20日龄和35日龄样本溶菌酶浓度与位于3′调控区的2个SNP进行关联分析。结果表明:被检测的2个SNP与溶菌酶浓度没有显著关联,且这2个SNP处于高度连锁不平衡。