五指山猪和长白猪背最长肌差异基因的筛选与注释

为了筛选五指山猪和长白猪背最长肌组织差异表达基因,本研究采用RNA-seq技术和生物信息学方法对6月龄、8月龄五指山猪和长白猪的背最长肌进行转录组测序分析,并对差异表达基因进行GO和KEGG Pathway显著性富集分析。通过与猪基因组比对分析后发现,在6月龄和8月龄五指山猪和长白猪均有约44 000 000条Clean reads能够比对到猪基因组上相关基因,每个文库均获得约18 200个表达基因,而转录本的数据为25 000个。在6月龄五指山猪与长白猪中共有30个基因差异表达,在8月龄五指山猪与长白猪中获得29个差异表达的基因。这些差异表达的基因主要富集在与糖酵解代谢、MAPK信号代谢通路和胰岛素信号通路等肌肉发育信号通路,通过筛选获得了与肌肉生长发育有关的候选基因,为探索五指山猪肌肉发育的分子机制提供了理论依据。     

藏猪和大约克猪MYL1基因多态性及差异表达分析

为研究猪不同品种的MYL1基因的多态性及mRNA表达差异.本试验以藏猪和大约克猪作为实验动物,采用一代测序技术对藏猪(59头)和大约克猪(58头)MYL1基因起始密码子上游3 kb区域进行多态性检测;利用实时荧光定量PCR技术检测MYL1基因在背最长肌、背脂、肝脏组织差异表达情况.结果表明:藏猪和大约克猪在起始密码子上游3 kb区域发现T-159A突变位点并呈极显著差异(P＜0.01);MYL1基因在背最长肌表达量最高,其次是背脂,肝脏的最低,在背最长肌中藏猪MYL1基因表达量极显著高于大约克猪(P＜0.01),在背脂和肝脏组织中,藏猪MYL1基因表达量显著高于大约克猪(P＜0.05).推测T-159A位点可能是参与肌肉生长发育的重要调控位点.本研究为下一步开展MYL1基因对猪生长性能及其肉品质的影响提供参考依据.     

不同品种猪背最长肌中IGF-1-PI3K/AKT通路基因的生长发育表达模式差异

本文研究了广西巴马小型猪和长白猪背最长肌中IGF-1-PI3K/AKT信号通路相关基因的发育表达模式的差异,为今后研究巴马小型猪的生长发育和肉质性状提供分子理论基础.克隆猪INSR、IRS1、IGF-1、PI3K、PI3KR1、PDK1、PTEN、AKT1、FoxO1、mTOR、4EBP1和β-actin基因,构建荧光定量PCR标准曲线,采用实时PCR法检测上述基因在广西巴马小型猪和长白猪出生后1、30、60、90、180 d背最长肌的表达变化.在同一生长发育阶段,PTEN和4EBP1基因的表达均极显著高于同一品种其他基因的表达,FoxO1、PI3KR1和AKT1基因中度表达,IGF-1、INSR、IRS1、PI3K、PDK1基因低度表达;在不同生长发育阶段基因的表达存在显著差异;两个品种猪在同一生长发育时间的表达也存在差异.本研究结果表明广西巴马小型猪和长白猪IGF-1-PI3K/AKT通路相关基因的表达呈现出明显的品种差异性和时空差异性,PTEN、FoxO1和4EBP1基因表达差异可能是两个品种猪肌肉产量和肉质性状存在差异的原因之一.     

兔黑素皮质素受体4(MC4R)基因多态性及其与体重及屠体性状的关联研究

以哈尔滨白兔、天府黑兔、比利时兔、齐卡巨型兔以及加利福尼亚兔5个肉兔品种共220个个体为研究对象, 采用PCR-SSCP技术和克隆测序技术进行SNPs检测和基因型的分析。结果发现兔MC4R基因237位发生转换突变(A→G), 5个品种内的AA基因型和A等位基因频率均分别高于AG基因型和G等位基因, 而哈尔滨白兔、比利时兔以及齐卡巨型兔3个品种兔的AG基因型频率和G等位基因频率明显高于天府黑兔和加利福尼亚兔。单位点基因型与屠体性状、饲料转化率以及熟肉率的最小二乘分析表明; AG基因型与兔的体重、全净膛重以及饲料转化率有显著的关系(P<0.05), 而与熟肉率的关系不显著(P>0.05)。结果表明, MC4R基因可以作为影响和控制兔体重及屠体性状的候选基因。     

延边黄牛背最长肌差异表达基因的筛选、克隆及序列分析

应用引物复性控制技术筛选肌内脂肪含量差异极显著的延边黄牛背最长肌组织差异表达基因,寻找与肌内脂肪沉积的相关候选基因。文章选取30头28月龄延边黄牛阉牛的背最长肌组织测定肌内脂肪含量,选取肌内脂肪含量差异极显著的最高和最低各3头组成RNA池,采用引物复性控制技术,分析了两组个体背最长肌组织差异表达基因。利用20对随机引物差异显示扩增下,共获得12条ESTs(片段大小为200～890 bp),其中8个为已知的ESTs分别与细胞骨架形成、细胞因子信号转导、蛋白质合成、能量代谢和其他功能的差异基因,4个未知的ESTs。结果表明,应用引物复性控制技术筛选得到了12个可能参与了肌内脂肪沉积调控的ESTs,为进一步筛选肌内脂肪沉积相关的基因奠定了基础。     

基于转录组测序技术进行静原鸡差异miRNA与mRNA的关联分析

为探究静原鸡肌肉组织肌苷酸沉积过程的分子调控机制,本研究以静原鸡胸肌和腿肌组织作为试验材料,通过转录组测序技术,利用生物信息学分析方法筛选出差异表达miRNA及其靶基因.分析结果表明,静原鸡胸肌和腿肌组织的比较组合中有39个差异表达miRNAs(19个显著上调,20个显著下调).通过miRNA-mRNA互作网络分析可知,一个miRNA可以靶向多个mRNA参与调控多个靶基因的表达.GO富集分析表明,候选靶基因的功能主要富集于三个分支的单一生物过程、细胞内和结构分子活性等.KEGG通路注释表明,候选靶基因显著富集到碳代谢、蛋白酶体通路和氨基酸的生物合成等通路中.选取4个差异表达miRNA的与肌苷酸合成和代谢相关的候选靶基因(POLR2C,GMPR,IMPDH2和APRT)进行实时荧光定量PCR验证,结果表明,定量结果与转录组测序结果趋势一致.该研究结果为阐明地方鸡种肌苷酸特异性沉积过程中miRNA介导的靶基因与肉品风味的关系及其表达分析提供理论依据.     

RNA-seq用于获得共轭亚油酸对贵妃鸡肌内脂肪代谢调控的关键基因

通过转录物组测序获得在贵妃鸡基础日粮中添加共轭亚油酸(CLA)对肌内脂肪代谢的差异表达基因,经生物信息学分析获得相关的信号通路及可能发挥重要作用的候选基因,为CLA对肌内脂肪沉积的分子机制奠定基础。本研究选用55日龄健康的贵妃鸡为试验动物,在基础日粮中添加CLA 0%、1%和2%,预饲期1周,正饲期6周。屠宰采集胸肌组织进行转录物组测序,对测序数据进行差异表达分析,差异表达基因GO功能和差异表达基因KEGG通路富集分析,筛选出与胸肌脂类代谢相关的差异表达基因,利用qRT-PCR对差异表达基因进行验证。结果显示,共获得1 065个差异表达基因,其中上调基因703个,下调基因362个。GO富集结果显示,差异表达基因主要富集在生物过程的细胞过程、单一生物过程、生物调节和代谢过程。KEGG信号通路富集显示,差异表达基因显著富集在黏着斑、不饱和脂肪酸生物合成、脂肪酸生物合成和类固醇生物合成等信号通路中,发现11个主要与肌内脂肪代谢相关的候选基因,分别是FADS1、FADS2、ELOVL5、ACOX2、SLC27A1、FABP5、LPL、LOC107050163、ENSGALG00000030996、ENSGALG00000005043和ENSGALG00000048882。并随机选取6个基因进行qRT-PCR验证,其相对表达量变化趋势与测序结果一致。本研究筛选到CLA影响贵妃鸡胸肌脂类代谢相关的差异表达基因,并对11个主要参与脂肪代谢相关的基因进行分析,为揭示CLA调控肌内脂肪沉积的分子机制奠定基础。     

牦牛miR-383的靶基因预测及生物信息学分析

MicroRNAs (miRNAs)是一类非编码的小分子单链RNA,通过与靶基因的mRNA结合,抑制mRNA的翻译,参与多种生物学过程.本实验室前期通过高通量测序发现90日龄牦牛胚胎的背最长肌中miR-383的表达量显著高于成年牦牛.为探究miR-383在牦牛骨骼肌发育中的分子功能和机制,本研究对miR-383的靶基因进行预测,并进行生物信息学分析.通过TargetScan、miRDB和miRanda 3个软件预测了miR-383的靶基因,然后合并miRTarbase数据库中已被证实的靶基因作为基因集,分别用DAVID和KOBAS3.0在线软件对基因集进行功能注释(GO分析)和Pathway信号通路富集分析.结果 表明,牦牛miR-383序列在各物种间高度保守,靶基因功能富集于CD8阳性T细胞增殖的调控、核糖核蛋白复合物定位和负调控T细胞分化等生物学过程.信号通路分析发现靶基因的信号通路显著富集于PI3K-Ak、AMPK、FoxO和Focal adhesion等与肌肉发育相关的信号通路中.该研究结果将为miR-383功能及调控机制的深入研究提供参考依据,也为解析牦牛肌肉发育的分子机制提供新的研究方向.     

感染球孢白僵菌的家蚕免疫应答差异表达基因分析

【目的】筛选家蚕Bombyx mori应对白僵菌Beauveria bassiana侵染的应答基因, 以进一步研究家蚕抵御真菌侵染的分子机制。【方法】采用新一代Solexa高通量测序技术对感染白僵菌及未感染白僵菌的对照组家蚕进行了测序分析, 筛选差异表达基因; 结合生物信息学工具分析差异表达基因的功能注释、 分类及涉及的信号通路等; 应用荧光定量PCR技术验证10个基因的差异表达。【结果】通过测序和生物信息学分析共获得377个差异表达基因, 其中表达上调基因236个, 下调基因141个; KEGG通路分析表明, 各通路中既有表达上调的基因, 也有下调基因; 12个上调基因、 26个下调基因参与3个显著性富集的KEGG通路, 即核糖体、 氨酰tRNA生物合成和剪接体通路。定量PCR与测序结果显示, 溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S-转移酶、 肽聚糖识别蛋白等与免疫应激相关的蛋白基因均呈现表达上调。【结论】本研究筛选获得的差异表达基因, 特别是上调表达的基因可能与家蚕应对白僵菌侵染的应答机制有关, 其中与免疫应激相关的蛋白基因如溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S 转移酶、 肽聚糖识别蛋白基因等可能直接参与了家蚕对白僵菌的免疫识别和防御, 研究结果为从分子水平阐明家蚕抵御真菌侵染的防御机制和白僵菌对家蚕的致病机理提供新的依据。     

禽致病性大肠杆菌pagP基因缺失株相关毒力基因的RNA-Seq分析

本研究为筛选禽致病性大肠杆菌pagP基因缺失后表达量变化的相关毒力基因,对禽致病性大肠杆菌AE17及pagP基因缺失株进行RNA-Seq测序,从中筛选出与毒力相关的差异基因并对其表达量的变化进行GO和KEGG分析。以|Fold-change|≥2且FDR≤0.05为条件从测序结果中筛选得到372个差异表达基因,其中339个基因表达上调,33个基因表达下调。GO功能分类结果显示差异基因主要集中在物质跨膜运输、转Class录调控以及生物膜的形成等功能注释;KEGG数据库显示,差异表达基因主要富集在鞭毛装配、双组分系统、脂多糖的生物合成以及ABC转运蛋白等通路。pagP基因缺失会引起相关毒力基因表达量的变化,根据RNA-Seq测序结果筛选出7个对APEC具有重要作用的毒力基因,为深入研究APEC的致病机理提供依据。     

利用基因芯片技术筛选秦川牛公牛与阉牛肌肉组织差异表达基因

为了筛选秦川牛公牛和阉牛肌肉组织差异表达的基因,探讨二者肉质差异的分子生物学机理,文章利用Affymetrix公司生产的牛基因组芯片技术,分别检测了3头36月龄秦川牛公牛与阉牛背最长肌肌肉组织的mRNA表达水平变化;运用Significance Analysis of Microarrays(SAM)法对秦川牛公牛和阉牛基因表达谱进行了差异分析;并通过分子注释系统平台(MAS2.0)对差异表达基因进行了功能富集类分析和调控通路分析;最后应用实时定量PCR技术对部分差异表达基因进行了验证。基因表达谱分析结果显示,在36月龄秦川牛的肌肉组织中,共检测到约11000个探针,代表大约10000个基因。共筛选出差异表达基因143条,主要涉及胶原纤维的组织和合成、细胞粘附、细胞生长调控、泛素介导的蛋白分解代谢和横纹肌收缩等生物学过程;在分子注释系统数据库中注释到的显著调控通路为细胞外基质受体反应、细胞通讯、焦点粘连和紧密连接等;所验证的差异表达基因的荧光定量PCR结果与芯片结果基本一致。结合已有的文献报道,文章初步认为ECM受体反应、细胞通讯、焦点粘连、紧密接头等调控通路及COL3A1、COL1A1、COL1A2、SPP1、FBN1、MMP2、ECM1、MYH3、MYH8、S100A4、ASPN、CFD等基因可能是参与调控秦川牛阉割前后肉质性状差异的重要调控通路和基因。此外,还筛选出一些尚未在GenBank上登陆的序列,推测可能是未知的新基因,它们在牛肉质代谢过程中的作用还需进一步的研究证明。     

Porcine muscle sensory attributes associate with major changes in gene networks involving CAPZB, ANKRD1, and CTBP2

Principal component analysis of traits related to carcass and meat properties were combined with microarray expression data for the identification of functional networks of genes and biological processes taking place during the conversion of muscle to meat. Principal components (PCs) with high loadings of meat quality traits were derived from phenotypic data of 572 animals of a porcine crossbreed population. Microarray data of 74 M. longissimus dorsi samples were correlated with PC datasets. Lists of significantly correlated genes were analyzed for enrichment of functional annotation groups as defined in the Gene Ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes databases as well as the Ingenuity Pathways Analysis library. Ubiquitination, phosphorylation, mitochondrion dysfunction, actin, integrin, platelet-derived growth factor, epidermal growth factor, vascular endothelial growth factor, and Ca signaling pathways are correlated with meat quality. Among the significantly trait-associated genes, CAPZB, ANKRD1, and CTBP2 are promoted as candidate genes for meat quality that provide a link between the highlighted pathways. Knowledge of the relevant biological processes and the differential expression of members of the pathway will provide tools that are predictive for traits related to meat quality and that may also be diagnostic for many muscle defects or damages including muscle atrophy, dystrophy, and hypoxia.     

Profiling of the yak skeletal muscle tissue gene expression and comparison with the domestic cattle by genome array

Of all the mammals of the world, the yak lives at the highest altitude area of more than 3000 m. Comparison between yak and cattle of the low-altitude areas will be informative in studying animal adaptation to higher altitudes. To investigate the molecular mechanism involved in meat quality differences between the two Chinese special varieties Qinghai yak and Qinchuan cattle, 12 chemical–physical characteristics of the longissimus dorsi muscle related to meat quality were compared at the age of 36 months, and the gene expression profiles were constructed by utilizing the bovine genome array. Significant analysis of microarrays was used to identify the differentially expressed genes. Gene ontology and pathway analysis were performed by a free Web-based Molecular Annotation System 2.0. The results reveal ~11 000 probes representing about 10 000 genes that were detected in both the Qinghai yak and Qinchuan cattle. A total of 1922 genes were shown to be differentially expressed, 633 probes were upregulated and 1259 probes were downregulated in the muscle tissue of Qinghai yak that were mainly involved in ubiquitin-mediated proteolysis, muscle growth regulation, glucose metabolism, immune response and so on. Quantitative real-time PCR (qRT-PCR) was performed to validate some differentially expressed genes identified by microarray. Further analysis implied that animals living at a high altitude may supply energy by more active protein catabolism and glycolysis compared with those living in the plain areas. Our results establish the groundwork for further studies on yaks’ meat quality and will be beneficial in improving the yaks’ breeding by molecular biotechnology.     

利用基因芯片技术研究两品种鸡脂肪组织差异表达基因

应用包含9024条鸡cDNA的表达谱芯片,对从两品种鸡脂肪组织抽提及纯化的mRNA进行芯片杂交,并对基因表达谱进行分析,旨在筛选高脂肉鸡和白耳蛋鸡脂肪组织差异表达的基因,探讨造成两品种体脂性状差异的分子生物学机理。结果按差异显著阳性标准分析,共筛选出差异表达基因67条,主要涉及脂类代谢、能量代谢、细胞骨架构成、转录和剪接因子以及蛋白质合成与分解等相关基因,此外,还筛选出一些尚未在GenBank上登陆的序列,推测可能是未知的新基因,它们在鸡脂类代谢的过程所起到的作用还需进一步实验证明。