不同海拔猪种EPO基因核苷酸多态性研究

青藏高原低氧胁迫响应下,藏猪在长期进化过程中形成了独特的高原低氧适应性。本研究对藏猪(合作猪,甘孜藏猪,迪庆猪,西藏藏猪)、八眉猪、烟台黑猪及长白猪、杜洛克猪、大白猪促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)基因全序进行了测定分析。所得数据表明:9个猪群体的37个核苷酸序列共得到14个单倍型,25个变异位点包括8个转换,3个颠换和一个连续14 bp的缺失,其中有义突变3个;引入猪种仅分布在两个单倍型H1和H2中,我国地方猪种则分布在13个单倍型中;分析发现藏猪"TTGGGAAGTCTCAT"的一个序列片段缺失,这一特征在低海拔群体中不存在。EPO基因编码的194个氨基酸中发现3个突变位点,变异后的单倍型及氨基酸序列在藏猪中占优势。因此,在适应高寒低氧环境的生理学和分子学机制方面,藏猪EPO基因在长期进化过程中可能起着关键性遗传作用。     

溶解氧水平对青海湖裸鲤体肾组织结构及抗氧化酶活性的影响

为研究溶解氧水平对青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)体肾组织结构及抗氧化酶活性的影响, 选择平均体重为(97.68±0.12) g 的青海湖裸鲤, 随机分为三组: 中度低氧组(3.0±0.1) mg/L、重度低氧组(0.7±0.1) mg/L和常氧组(8.4±0.1) mg/L, 于低氧胁迫8h和24h, 观察体肾显微结构和线粒体超微结构并检测线粒体膜电位及抗氧化酶活性。结果显示, 中度和重度低氧胁迫对体肾显微结构和线粒体超微结构未造成损伤, 但中度和重度低氧胁迫24h时体肾杆状线粒体比例增加(P<0.05), 且中度和重度低氧胁迫使体肾线粒体膜电位降低(P<0.05)。中度低氧胁迫对体肾超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢(H₂O₂)含量无影响(P>0.05), 但重度低氧胁迫使SOD活性和H₂O₂含量增加(P<0.05)。中度和重度低氧胁迫使体肾总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和丙二醛(MDA)含量增加(P<0.05)。推测为适应不同低氧环境, 青海湖裸鲤体肾在线粒体形态和相关抗氧化酶活性方面做出适应性调整。研究结果为揭示青海湖裸鲤低氧适应机制提供了一定的理论依据。     

花斑裸鲤红细胞发育相关基因KLF17启动子区域互作蛋白筛选

为了进一步解析鱼类在高原低氧环境下的适应性进化机制,确定相关基因KLF17是否在红细胞发育过程中发挥功能。将高原裂腹鱼亚科鱼类的代表物种——花斑裸鲤(Gymnocypris eckloni)作为实验对象,以实验室前期花斑裸鲤全基因组测序数据为基础,鉴定出红细胞发育相关基因KLF17启动子序列,以其启动子DNA为诱饵,对花斑裸鲤肾脏组织蛋白进行筛选,采用LC-MS/MS技术对候选结合蛋白进行鉴定分析,并进行生物信息学分析。结果表明,在花斑裸鲤肾脏组织中共筛选到576个与KLF17启动子区域特异性结合的蛋白,去除未能鉴定到的蛋白,共有306个候选结合蛋白,其中包括真核翻译起始因子2、细胞色素P450酶、转铁蛋白、含Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶、丙酮酸脱氢酶、红细胞膜蛋白带4.1蛋白等与红细胞或造血相关的蛋白。GO功能富集分析表明,这些候选结合蛋白涉及多种生物学功能,包括参与细胞生长、细胞周期、免疫反应、信号传导、核酸与转录因子结合等过程。KEGG通路分析表明,以上蛋白参与多条信号通路,包括氨基酸代谢通路、细胞凋亡信号通路、PPAR信号通路、Hippo信号通路、细胞色素P45...     

裂腹鱼亚科鱼类Hif-α基因的分子进化及低氧诱导表达

目的 探究低氧诱导因子Hif-α在裂腹鱼亚科鱼类适应低氧环境中的作用及表达调控。方法 利用RT-PCR技术获得了裂腹鱼亚科鱼类13个代表物种的Hif-1αΑ、Hif-1αB、Hif-2αΑ和Hif-2αB基因编码区序列,基于裂腹鱼亚科鱼类系统进化关系开展了基因选择压力分析,并选取花斑裸鲤进行低氧诱导表达研究。结果 Hif-1αΑ、Hif-1αB、Hif-2αΑ和Hif-2αB基因编码区长度分别为2196、2325、2544和2511 bp。通过序列比对发现裂腹鱼亚科鱼类HIF1αΑNODD结构域中保守脯氨酸羟基化基序LxxLAP发生缺失,特化及高度特化的裂腹鱼的HIF1αBCODD结构域中脯氨酸羟基化基序突变为PxxLAP。与常氧组相比,在重度缺氧条件下花斑裸鲤的脑和心脏组织中部分Hif-α基因表达量显著下降,在中度低氧中心脏组织中的Hif-1αA和Hif-2αA基因表达量上调。结论 Hif-α基因在13个物种中受到正向选择作用,但具体物种分支有待进一步研究,同时裂腹鱼亚科鱼类在适应慢性低氧和急性低氧环境可能存在两种不同的表达调控机制。     

黄河裸裂尻鱼细胞色素C氧化酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ亚基基因的克隆及序列特征分析

采用RT-PCR技术克隆获得了黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi)CO Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ基因的编码序列,并对此进行了初步分析.结果表明,黄河裸裂尻鱼CO I基因全长为1 551 bp,开放阅读框(ORF)由基因全长组成,编码516个氨基酸;COⅡ基因全长为691 bp,开放阅读框为690 bp,编码2...     

低氧胁迫对青海湖裸鲤端脑抗氧化酶活性、细胞凋亡及相关基因表达的影响

为研究青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)端脑在低氧胁迫下的生理响应机制,选取体重(97.68±0.12) g、体长(24.11±0.12) cm的健康青海湖裸鲤进行低氧[溶解氧含量(0.7±0.1) mg/L]胁迫,设常氧[溶解氧含量(8.4±0.1) mg/L]为对照组,分别在低氧胁迫8h和24h时采集青海湖裸鲤的端脑组织,进行脑细胞线粒体超微结构和膜电位、抗氧化酶活性、脑细胞凋亡和凋亡相关基因(Caspase 3、Bax和Bcl-2)及低氧诱导反应相关基因(Hif-2α和EGLN1)表达测定。结果显示,在低氧胁迫过程中:(1)端脑神经细胞线粒体出现肿胀、嵴溶解;线粒体膜电位在8h时显著升高, 24h时显著降低,表明随着低氧胁迫时间的延长端脑神经细胞线粒体可能受到了损伤。(2)TUNEL检测显示端脑细胞发生了凋亡,但随着低氧胁迫时间延长端脑细胞凋亡率无显著差异;qPCR显示,随着低氧胁迫时间的延长端脑细胞Caspase 3、Bax和Bcl-2基因表达水平升高; Bcl-2/Bax比值随低氧胁迫时间的延长显著降低; Hif-2α基因表达水平显著升高; EGLN...     

牛Pbx-1基因的电子克隆及生物信息学分析

新基因全长cDNA序列很难获得,但电子克隆却提供了基因克隆的一种策略.利用小鼠Pbx-1基因编码序列(NM_183355)为种子序列进行电子克隆获得牛Pbx-1基因完整编码序列.然后,用生物信息学方法分析了牛的Pbx-1基因的结构,密码子偏性和氨基酸的同源性等.结果表明:该基因cDNA全长1 754 bp,无内含子,最大开放阅读框1 305 bp.编码434个氨基酸.预测其编码的蛋白分子量为47 189.5 Da,与小鼠的同源性为81%.     

牛Irak-1基因的电子克隆及生物信息学分析

电子克隆提供了一种利用基因组数据库克隆新基因全长cDNA序列的策略。利用小鼠Irak-1基因编码序列(NM_008363)为种子序列进行电子克隆获得了牛Irak-1基因完整编码序列。然后,用生物信息学方法分析了该基因的结构,微卫星位点,密码子偏性和氨基酸的同源性等。结果表明:该基因cDNA全长2 645bp,无内含子,最大开放阅读框2 157bp,编码718个氨基酸,与小鼠的同源性为77%。     

血小板生成素功能区段基因的克隆与表达

血小板生成素(thrombopoietin,TPO)是由巨核细胞产生的一种细胞因子,早期认为它在血小板生成晚期发挥作用。1994年TPOcDNA克隆成功,从而使得对血小板生成素的研究更加深入。TPO cDNA全长1774 bp,其中编码区为1059 bp,编码353个氨基酸,从其结构上看,它可以分为N端区和C端区两部分,其N端区与EPO同源性较高,称为EPO样结构区(EPO-like domain),而且仅此结构区即具有完整TPO分子的功能。TPO与EPO不但在     

促红细胞生成素在低氧预适应中的神经保护作用

促红细胞生成素(EPO)是体内一种重要的糖蛋白激素,主要由胎肝和成人的肾脏产生。EPO的表达除受到转录因子的调控之外,还受到表观遗传学的调控。研究发现,EPO及其受体(EPOR)在中枢神经系统中广泛表达,提示其对中枢系统具有神经保护作用。低氧预适应是机体抗缺氧或缺血的一种内源性保护机制,它可以促进EPO表达,减轻低氧/缺血引起的神经元损伤。EPO主要通过激活一系列信号转导通路及多种可能的机制发挥神经保护作用。     

上海饮用水源地青草沙水库轮虫群落结构的特征及其环境影响因子

青草沙水库是位于长江河口的一座江心水库,是现今上海最大的水源地,作为一个半自然半人工水体,其生态系统具有特殊性,既会受到来水影响,又有自身独特性,轮虫作为最有效的水质监测生物之一,能很好地反应水库的水体现状,为水库管理提供生物学参考依据。于2014~2015年对青草沙水库轮虫群落结构的特征进行了研究,依据水库轮虫水平分布和时间分布特征,分析了该水库轮虫的种类组成、优势种、污染指示种、数量分布。结合多样性指数运用聚类分析方法分析轮虫群落结构特征,采用冗余分析方法研究轮虫和环境因子的关系。两年共发现轮虫32种,2014年为20种,优势种7种;2015年为26种,优势种2种。其中针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)为两年共有优势种。寡污型种类共鉴定出8种。2014年年均生物密度比2015年低,分别为(156.37±119.48)ind/L和(237.12±252.86)ind/L。2014年年均生物量比2015年高,分别为(0.1316±0.1146)mg/L和(0.1229±0.1371)mg/L。聚类分析表明,轮虫的水平分布与水库的形状、地理特征水文情况有着很大关系。冗余分析(RDA)表明,水温、溶氧、总氮、总磷、浮游植物生物密度为主要影响因子。     

Predicted structural change in erythropoietin of plateau zokors--adaptation to high altitude

Erythropoietin (EPO) is a glycoprotein hormone, expressed mainly in fetus liver and adult kidneys. EPO plays an important role in enhancing red blood cell formation in bone marrow under hypoxia. Plateau zokor (Myospalax baileyi), an subterranean burrowing endemic rodent inhabiting areas of 2 800-4 200 m above sea level on Qinghai-Tibet Plateau, is a typical high hypoxia tolerant mammal with high ratio of oxygen utilization in adaptation to the harsh plateau environment. To investigate the possible mechanisms of adaptation of plateau zokor EPO to high altitude, the complete cDNA and amino acid sequences of plateau zokor EPO have been described. Phylogenetic tree of Epo showed the convergence of the Spalax and Myospalax, indicating that, the convergent evolution was driven by similar hypoxic ecological niches. Our results showed that some common sites under positive selection in zokor (116M and 144A) and Spalax (102R, 116M, 144A and 152P) are the important sites for Epo biological activity. This study thus reports a gene level observation which may be involved in adaptation to underground life at high altitude.     

太湖典型入湖河流莲花荡浮游动物群落的季节演替及其环境指示意义初步研究

2015年对宜兴莲花荡水系四个季节浮游动物调查,共鉴定出浮游动物136种,其中,原生动物72种、轮虫39种、枝角类13种、桡足类9种、其他幼虫及卵3种。群落结构以原生动物和轮虫小型浮游动物为主。浮游动物的年平均密度为14 664 ind/L,年平均生物量为4.903 mg/L,生物多样性指数H′年平均值为2.26。浮游动物密度以及生物量随季节变化比较明显。对浮游动物密度、生物量、多样性指数与水质指标进行Pearson相关性分析,发现总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)以及溶解氧(DO)是影响浮游动物密度的主要因素。结合生物多样性指数评价方法以及优势种情况,判定莲花荡水系整体处于中污型。     

高原鼢鼠肺组织细胞凋亡相关 基因的进化分析及其在不同 海拔条件下的表达模式

高原鼢鼠（Myospalax baileyi）是青藏高原特有的地下鼠,其地下洞道严重缺氧。一般来说,低氧会促进细胞凋亡。为了探讨高原鼢鼠适应低氧环境的分子机制,本文应用生物信息学方法对p53下游凋亡促进基因Pidd、Fas、Bax、Puma、Apaf-1、Scotin、Perp、Igfbp3和凋亡抑制基因Bcl-2的序列和编码的氨基酸序列进行了进化分析,并以SD大鼠（Rattus norvegicus）为对照,研究了这些基因在不同海拔环境条件下（3 300 m和2 260 m）的表达模式。结果表明：（1）高原鼢鼠细胞凋亡基因的序列与以色列鼹鼠（Nannospalax galili）同源性最高;预测的PIDD、PUMA、Apaf-1、IGFBP3和BCL-2编码蛋白结构域与以色列鼹鼠的存在明显的趋同进化位点;SIFT评估发现,高原鼢鼠和以色列鼹鼠与其他物种相比,p53、PIDD、PUMA、Apaf-1和IGFBP3氨基酸序列分别在78、853、157、320和285号位点的变异对其功能有显著影响;（2）在高海拔条件下（3 300 m）,高原鼢鼠肺组织中凋亡促进基因Pidd、Bax、Puma和Apaf-1表达水平显著下降,凋亡抑制基因Bcl-2表达水平显著升高,而在SD大鼠中凋亡促进基因和凋亡抑制基因的表达水平均没有变化;高原鼢鼠中Bcl-2/Bax比值随海拔的升高显著上升,而在SD大鼠中没有变化。以上结果提示,高原鼢鼠p53结构变异可能导致其下游基因表达模式与SD大鼠不同,其中凋亡促进基因Pidd、Bax、Puma和Apaf-1表达水平下降,凋亡抑制基因Bcl-2表达水平上升,从而抑制了细胞在低氧条件下的凋亡;在长期低氧的作用下,高原鼢鼠p53下游基因产物PIDD、PUMA、Apaf-1和IGFBP3产生了影响其功能的变异位点,这可能改变了它们与发挥功能的复合物的结合力,从而抑制了细胞凋亡。因此,通过长期的低氧适应,高原鼢鼠肺组织中与细胞凋亡相关的基因产物结构发生变异,导致其基因表达水平发生变化,从而抑制细胞凋亡,这是高原鼢鼠适应地下低氧洞道生境的分子机制之一。     

花斑裸鲤胚胎/仔鱼型血红蛋白基因家族成员鉴定与时序表达研究

为了探讨花斑裸鲤(Gymnocypris eckloni)血红蛋白时序转换 利用花斑裸鲤全基因组数据鉴定胚胎/仔鱼型血红蛋白基因家族成员, 并通过整胚原位杂交方法, 检测花斑裸鲤胚胎/仔鱼型血红蛋白基因在胚胎发育不同阶段的表达及定位。结果表明, 花斑裸鲤基因组中共鉴定到5个胚胎/仔鱼型血红蛋白基因, 分别为hbae1、hbae4、hbae5、hbbe1和hbbe3, 与斑马鱼(Danio rerio)相比, 花斑裸鲤基因组缺少hbae3和 hbbe2 基因, 暗示第四轮全基因组复制事件后所经历的小规模基因删除事件在花斑裸鲤特异性血红蛋白基因形成中发挥了重要作用。整胚原位杂交结果显示, hbae1基因在胚胎发育的120h至432h内持续表达, hbbe1基因在96h开始表达持续至432h, hbbe3基因杂交信号出现在胚胎发育120h至384h内, 在胚胎发育全过程中未能观察到hbae4和hbae5基因的杂交信号。杂交信号主要位于胚胎正中轴、后部侧向中胚层、背主动脉腹侧区、尾部造血区及卵黄。正义探针作为阴性对照, 在胚胎发育阶段均无任何杂交信号。花斑裸鲤具有与其他鱼类不同的胚胎/仔鱼型血红蛋白基因家族成员及血红蛋白转换表达特征; hbae1、hbbe1和hbbe3基因在花斑裸鲤早期胚胎发育过程中发挥重要作用, 而hbae4和hbae5基因的生物学功能可能有所弱化。     

两种鹤科动物MHC-Ⅰ基因高变区的对比分析

主要组织相容性复合体（MHC）是脊椎动物基因组中高度多态的基因家族,其编码产物在脊椎动物免疫系统中起着重要作用。受湿地生境污染和破坏等因素的影响,全球现存鹤科（Gruidae）动物大都已处于受胁状态。为了解鹤科动物MHC-I基因序列信息,本研究设计通用引物对灰鹤（Grus grus）和肉垂鹤（Bugeranus carunculatus）MHC-I基因进行分离。结果从1只灰鹤和1只肉垂鹤血液基因组中分别分离到2条和3条长约1 500 bp的序列片段,这暗示鹤科动物至少存在两个MHC-I基因座位。分离到的核苷酸序列均可翻译成正常的氨基酸,表明它们具有一定的生物学功能。MHC-I抗原结合区的核苷酸和氨基酸变异率,灰鹤分别为5.0%和9.6%,肉垂鹤为9.1%和14.6%。两种鹤抗原肽结合位点的非同义替代率与同义替代率的比值分别为7.348 8和2.145 2,表明其受到强烈的正选择作用。贝叶斯系统发生树显示,鹤科动物MHC-I基因并未按物种聚类,暗示MHC-I基因跨物种多态性的存在。本研究获得的MHC-I基因通用引物及序列信息,可为今后濒危鹤科动物的保护遗传学研究奠定基础。     

ERF类转录因子OPBP1基因的超表达提高烟草的耐盐能力

ERF是植物中的一类重要的转录因子,参与调节植物的生长,发育以及抗胁迫等过程,对一烟草OPBP1基因（属于ERF类基因）的烟草转化,获得了该基因超表达的植株,转基因植株明显地增加了耐盐能力,Northern杂交结果表明,OPBP1基因有不同程度的表达,而且表达丰度与其耐盐性有一定的正相关性,凝胶阻滞实验结果证明OPBP1融合蛋白能特异地与含GCC盒的DNA序列结合,这些结果说明OPBP1基因可能作为一转录因子来调节烟草耐盐相关的基因。