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    期刊信息
1993年创刊,月刊发行
ISSN 1674-7968  CN 11-3342/S
主管单位:中华人民共和国教育部
主办单位:中国农业大学 中国农业生物技术学会
出版单位:中国农业大学 农业生物技术学报
主  编:武维华 院士
副主编 :陈化兰 林 敏 王海洋 李 奎 彭于发 徐正一 李 义 万建民 于嘉林
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农业生物技术学报  2017年 25卷 9期  刊出日期:2017-08-04
 
研究论文与报告
水稻品种耐冷适应性与ICE1基因甲基化变异关系的研究
Adaptability of Rice (Oryza sativa) Varieties to Cold Tolerance Associated with Methylation Variation of ICE1 Gene
韩一豪 李新月 解洪杰 戴伟民 强胜
2017, 25(9): 1381-1391  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (3090 KB)  ( 30 )
摘要
摘 要 水稻(Oryza sativa)起源于热带,随着人们对粮食需求的增长其种植区不断向北扩展,这就要求选择耐冷能力强的水稻品种。但是目前,对水稻耐冷性的分化及其机制的研究尚少见报道。本研究以辽宁、江苏和广东3个不同气候地区水稻为实验材料,通过冷害症状及叶绿素荧光指数比较水稻耐冷性差异,采用DNA甲基化亚硫酸盐测序法(bisulfite sequencing PCR, BSP),研究CBF(C-repeat binding factor)冷响应转录通路的ICE1(inducer of CBF expression 1)基因区域与启动子区域甲基化水平影响不同品种水稻冷害差异的分子机制。结果表明ICE1基因区域甲基化水平无差异,但是启动子区域甲基化有显著差异(P<0.05)。辽宁丹粳17(LN004)的ICE1基因启动子区域2个胞嘧啶被甲基化,耐冷指数最高;江苏的南粳5055(JS013)的ICE1基因启动子区域7个胞嘧啶被甲基化,耐冷指数居中;广东的粤新占2号(GD008)的ICE1基因启动子区域11个胞嘧啶被甲基化,耐冷指数为最低。定量PCR检测结果显示,ICE1和其下游调控的CBF1(C-repeat DRE binding factor 1)、CBF3(C-repeat DRE binding factor 3)的基因表达量与耐冷性显著正相关(P<0.05),但是与ICE1启动子区域甲基化水平显著负相关(P<0.05)。这表明辽宁(LN004)、江苏(JS013)和广东(GD008)水稻的耐冷性与地区气候相适应,且耐冷性受ICE1基因甲基化水平决定的CBF冷响应转录通路调节。本研究结果为进一步解释水稻耐冷的分子机制提供了理论依据。
华山新麦草Ns基因组特异序列的克隆及分子标记的建立
Cloning of Ns Genome-specific Sequence of Psathyrostachys huashanica and Construction of Molecular Markers
张洁 蒋云 郭元林 李耀华 王颖 宣朴
2017, 25(9): 1391-1399  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (5445 KB)  ( 15 )
摘要
摘 要 华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)是我国特有的物种,表现出多种抗病以及抗逆性状。为建立华山新麦草Ns基因组特异的分子标记,本研究利用204余条随机引物对华山新麦草、普通小麦的基因组DNA进行随机扩增多态性DNA (random amplified polymorphic DNA, RAPD)标记分析,其中随机引物OP-D15和OP-F19能在华山新麦草的基因组DNA中稳定扩增出特异的DNA片段,长度分别为1 106和1 344 bp,分别命名为Psh-D15和Psh-F19。经序列比对分析发现,Psh-D15和Psh-F19分别属于Gypsy类型和Copia类型的反转录转座子序列。随后根据其与小麦中同源序列的比对结果,在二者低同源区设计了两对特定序列扩增(sequence characterized amplified regions, SCAR)引物Psh-D15 F/R和Psh-F19 F/R,并利用其同时对华山新麦草、山羊草属(Aegilops)、簇毛麦属(Dasypyrum)、赖草属(Leymus)、偃麦草属(Elytrigia)、冰草属(Agropyron)、大麦属(Hordeum)、黑麦(Secale)、乌拉尔图小麦(Triticum urartu),硬粒小麦(Triticum durum),以及普通小麦(Triticum aestivum)的基因组DNA进行PCR扩增,以检验其有效性和特异性。结果表明,两对引物均只在华山新麦草的基因组DNA中扩增出了目标条带,表明这两个SCAR标记是华山新麦草的Ns基因组所特有的,分别命名为Psh-D15270和Psh-F19558。新的Ns基因组特异SCAR标记Psh-D15270和Psh-F19558的开发为小麦-华山新麦草杂种材料的分子鉴定提供了新的有力工具。
基于GBS构建玉米高密度遗传图谱及营养品质性状QTL定位
Construction of High Density Genetic Map via GBS Technology and QTL Mapping for Nutritional Quality Traits in Maize (Zea mays)
赖国荣 张静 刘函 董小妹 赖锦盛 黄亚群 陈景堂 郭晋杰
2017, 25(9): 1400-1410  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (3123 KB)  ( 14 )
摘要
摘 要 高密度遗传连锁图谱的构建可以为玉米遗传作图研究提高定位精度。本研究以玉米自交系X178和NX531为亲本,构建了包含150个株系的重组自交系(recombination inbred line, RIL)群体。基于测序的基因分型技术(genotyping-by-sequencing, GBS)获得基因型纯合的多态性SNP(single nucleotide polymorphism)位点,使用滑动窗口(sliding windows)的方法进行基因型分型,构建了总长为2 569 cM的高密度遗传图谱,标记间平均遗传距离为0.35 cM。为了验证图谱定位可靠性,结合RIL群体籽粒脂肪含量、赖氨酸含量、蛋白质含量和淀粉含量4个营养品质性状的表型数据,使用R/qtl软件包及复合区间作图模型进行QTL定位,共检测到20个营养品质性状相关QTL。本研究所构建的高密度遗传连锁图谱将为玉米农艺性状的遗传基础研究提供良好的基础,同时为玉米籽粒品质的育种改良提供一定的参考。
玉米ZmHsf04基因的克隆和特性及其对耐热性的调控
Cloning and Characterization of Maize (Zea mays) ZmHsf04 Gene and Its Regulating Role in Thermotolerance
赵立娜 张华宁 段硕楠 郭秀林 李国良
2017, 25(9): 1411-1422  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (3777 KB)  ( 26 )
摘要
摘 要 植物热激转录因子(heat shock transcription factor, Hsf)能够与热激蛋白基因启动子区域的热激元件结合而直接启动热激反应,因此成为热胁迫下基因转录激活信号转导通路中重要的调控因子。前人推测玉米(Zea mays)中至少有30个Hsf家族成员,其中A族18个,A2亚族4个。本实验室在前期对A1亚族ZmHsf06结构、特性及其抗旱耐热性功能研究的基础上,采用同源克隆技术,从玉米幼叶中克隆获得A2亚族基因ZmHsf04(GenBank登录号: GRMZM2G010871_P01)的完整编码序列,序列全长1 074 bp,编码357个氨基酸残基。蛋白质结构包含Hsf家族DNA结合结构域,含有核定位信号(KRKELEDTISKKRRR)、核输出信号(LAQQLGYL)和激活结构域(LKMFESGVLN)等完整的功能结构域。蛋白序列与高粱(Sorghum bicolor) SORBIDRAFT_01g021490的同源性最高,达90%。荧光定量分析表明,正常生长条件下ZmHsf04在玉米多个组织器官中表达,幼嫩花粉中表达较高,约为幼嫩根系对照的16倍;ZmHsf04的表达水平受42 ℃热胁迫和外源脱落酸(abscisic acid, ABA)显著上调,最高表达量达正常对照的340倍,叶片峰值出现的时间分别为30 min和24 h;ZmHsf04也受水杨酸(SA)和H2O2上调表达,上调幅度低于热处理,最高表达量不超过12倍,显著低于热激或ABA处理,峰值出现相对滞后;用SA和H2O2分别预处理再热激,ZmHsf04的表达水平无明显差异。通过在洋葱(Allium cepa)表皮细胞中瞬时表达并观察绿色荧光蛋白(green fluorescence protein, GFP)荧光发现,ZmHsf04定位于细胞核。通过将ZmHsf04转化酵母(Saccharomyces cerevisiae)并进行50 ℃水浴热胁迫处理发现,ZmHsf04在酵母中可被半乳糖诱导蛋白表达,热胁迫同时降低正常和转ZmHsf04酵母的生长势,但与转空载体对照相比,转ZmHsf04基因酵母表现更强的耐热性。研究结果表明,ZmHsf04在植株花粉发育和热胁迫响应过程中可能发挥重要的调控功能。该研究为进一步解析ZmHsf04的功能及其调控机制提供理论和技术依据。
白菜型冬油菜PsbR基因的克隆及低温下表达分析
Cloning of PsbR Gene in Winter Turnip Rape (Brassica campestris) and Its Expression Analysis Under Low Temperature Stress
许耀照 曾秀存 孙万仓 武军艳 方彦 刘自刚 马骊
2017, 25(9): 1423-1433  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (3647 KB)  ( 37 )
摘要
摘 要 光系统Ⅱ亚基蛋白R(photosystem Ⅱ subunit R, PsbR)是光系统Ⅱ的一个小分子亚基蛋白,其在植物光合生理活动过程中发挥重要作用。为探究PsbR基因在白菜型冬油菜(Brassica campestris)抗寒过程中的功能,本研究以强抗寒白菜型冬油菜陇油7号为材料,运用mRNA差异显示技术DDRT-PCR(differential display reverse transcription PCR)和cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends, RACE)方法从叶片中克隆到PsbR基因(GenBank登录号为KC894423)全长。序列分析结果显示,该基因全长为570 bp,编码包含417 bp的一个完整开放阅读框(open reading frame, ORF),其编码138个氨基酸,蛋白分子量约为14.39 kD,等电点为9.42,该蛋白属于PsbR超家族,与甘蓝(B. oleracea var. oleracea)、山嵛菜(Eutrema salsugineum)和芥菜型油菜(B. juncea)的PsbR蛋白相似性关系较近。采用qRT-PCR研究低温胁迫下白菜型冬油菜PsbR基因的相对表达量以及应用CIRAS-2便携式光合作用测定系统和FMS-2便携脉冲调制式荧光仪研究自然降温过程中冬油菜功能叶的净光合速率(Pn)和光合系统Ⅱ(photosystemⅡ, PSⅡ)原初光能转化效率(Fv/Fm)。研究结果表明,随着胁迫温度(4 ℃, -4 ℃和-8 ℃)降低,PsbR相对表达量下降,而Pn和Fv/Fm也随自然温度降低而下降,说明低温可能会抑制PsbR基因的表达,进而导致白菜型冬油菜光合速率下降、光系统Ⅱ光能转化效率降低。研究结果为解析白菜型冬油菜PsbR基因的生物学功能和抗寒机制提供了部分理论依据。
基于GWAS发掘甜瓜核心种质果实性状的关联位点
Discovery of Related Locus on Core Collection of Melon (Cucumis melo) Fruit Character Based on GWAS
王艳玲 许彦宾 李琼 王盼乔 胡建斌 杨路明 朱华玉 孙守如 马长生
2017, 25(9): 1434-1442  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1187 KB)  ( 30 )
摘要
摘 要 甜瓜(Cucumis melo)果实外观性状是重要的农艺性状,发掘影响甜瓜果实性状变异的基因(位点)是对果实外观品质进行遗传改良的基础。为此,本研究利用在甜瓜染色体上均匀分布的104个SSR,对甜瓜核心种质进行基因型鉴定,并对2013~2015年连续3年间的5个果实性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。结果表明,在甜瓜核心种质中共检测到456个等位基因,标记的多态性信息含量(polymorphism information content, PIC)为0.12~0.89,平均PIC为0.51。核心种质的遗传多样性较丰富,5个果实性状的多样性指数(Shannon Wiener index, H′)均高于2.0。基于贝叶斯模型可将核心种质分为2个亚群,亚群的划分与甜瓜亚种分类一致。利用GWAS在3个环境下共检测到42个极显著关联位点(P<0.01),4个位点(HNM36、DM0035、HNM38和DM0767)在3年间重复出现,21个位点在2年间重复出现,一些稳定表达的位点与前人连锁分析结果的一致性较高。与果纵径(fruit length, FL)、果横径(fruit diameter, FD)、果形指数(fruit shape index, FS)、果肉厚度(flesh thickness, FT)和单果鲜重(fruit fresh weight, FW)相关位点数分别有10、5、9、8和10个,具有最大表型解释率的位点分别为HNM36、HNM16、CMCCA145、HNM31和HNM31。研究结果为甜瓜果实性状QTL精细定位、候选基因发掘和分子标记开发提供基础。
牦牛DGAT1基因组织表达及其突变与乳品质性状的关联分析
Tissue Expression and Polymorphisms of DGAT1 Gene and Their Association with Milk Quality Traits in Yak (Bos grunniens)
高小莉 赵志东 石斌刚 谢建鹏 刘秀 马桂琳 杨耀 胡江 郭淑珍
2017, 25(9): 1443-1450  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1675 KB)  ( 5 )
摘要
摘 要 二酰基甘油酰基转移酶1(diacylglycerol acyltransferase 1, DGAT1)作为乳脂性状的重要候选基因,是合成甘油三酯的关键酶。牦牛(Bos grunniens)乳营养丰富,乳脂含量较高;但受分布局域环境、经济及生产条件制约,对其乳品质性状遗传机理研究较少。本研究采用qRT-PCR及单链构象多态性(single strand conformation polymorphism, SSCP)方法,检测牦牛DGAT1基因组织表达,以及3'-UTR和exon8区域多态位点,分析不同基因型及等位基因与甘南牦牛乳品质性状的相关性。结果表明,甘南牦牛DGAT1基因在乳腺、背最长肌、心脏和皮下脂肪高度表达,在肾脏、小肠和大肠中度表达,在脾脏表达最低;4个牦牛群体中DGAT1基因3'-UTR均检测到c.*197 T>C的突变,基因型FF个体乳脂率显著高于基因型EE和EF(P<0.05),携带等位基因E的个体乳脂率和总固体物质百分含量显著低于未携带者(P<0.01或P<0.05);甘南牦牛和天祝白牦牛exon 8区检测到c.691-c.692 AA>GC(K232A)的双碱基突变,等位基因K为优势等位基因,青海牦牛及野血牦牛该区域内未检测到多态性,推测等位基因K的存在有利于增加牦牛乳脂率。研究结果表明,DGAT1基因3'-UTR区域对牦牛乳质性状有一定的基因效应。本研究可为牦牛乳品质性状分子遗传研究提供基础数据。
猪miR-192对DLG5和ALCAM基因的靶向作用关系验证
Validation of the Targeting Effects of Swine (Sus scrofa) miR-192 on the DLG5 and ALCAM Genes
孙丽 吴森 吴嘉韵 赵呈祥 吴圣龙 包文斌
2017, 25(9): 1451-1459  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1581 KB)  ( 18 )
摘要
摘 要 在生理病理过程中,microRNAs(miRNAs)通过作用于相应靶基因发挥着重要的作用。通过高通量测序结合荧光定量实验验证,本课题组前期初步确定miR-192靶向调控Discs大同源物(discs large homolog 5, DLG5)和活化白细胞黏附分子(activated leukocyte cell adhesion molecule, ALCAM)基因在断奶仔猪抗大肠杆菌(Escherichia coli)感染过程中发挥了重要的作用。本研究采用双荧光素酶报告系统和Western blot方法,验证DLG5和ALCAM基因是否受到miR-192的特异性调控。构建含有靶基因位点的荧光素酶报告基因重组载体,与PRL-TK和miRNA-192模拟物mimics、inhibitor或阴性对照共转染293细胞,24 h后收集细胞检测荧光素酶活性和靶基因蛋白表达变化。同时检测3种大肠杆菌感染肠上皮细胞(intestinal epithelial cells, IPEC-J2)后靶基因的表达变化。本研究成功获得荧光素酶报告基因重组载体,荧光结果显示,miRNA-192 mimics显著抑制2个报告重组载体的荧光素酶活性(P<0.05),而miRNA-192 inhibitor则显著促进2个报告重组载体的荧光素酶活性(P<0.05)。同时,miRNA-192模拟物处理组靶基因DLG5和ALCAM蛋白水平极显著低于阴性对照组,再次验证了上述结果。3种大肠杆菌感染后,2个靶基因的表达均显著或极显著上升。由结果可知,猪miR-192对DLG5和ALCAM基因具有靶向抑制作用,且DLG5和ALCAM基因的表达确实与大肠杆菌感染有关。本研究结果为miR-192及其靶基因在断奶仔猪抵抗F18大肠杆菌感染过程中的功能和调控机制相关研究提供了一定的实验基础和理论依据,进一步为猪抗大肠杆菌病有效遗传标记的筛选提供了科学依据。
应用高通量测序技术检测与猪甲状腺激素调控相关的miRNA
The Detection of miRNAs Involved in Thyroid Hormone Regulation in Pig (Sus scrofa) by High Throughput Sequencing
沈一飞 王颖 王云霞 王琪 毛海光 徐宁迎
2017, 25(9): 1460-1469  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1563 KB)  ( 14 )
摘要
摘 要 猪(Sus scrofa)是一种重要的经济动物,研究发现瘦肉型猪的血清甲状腺激素水平高于脂肪型猪。MicroRNA(miRNA)参与调控多种生物学过程,但其在猪甲状腺激素调控中的作用尚不清楚。本研究以去势的120日龄的金华猪(脂肪型)和约克夏猪(瘦肉型)为研究对象,利用高通量测序技术分析其甲状腺组织中的miRNA表达情况,共检测到353个miRNA,包括293个已知miRNA和60个新预测的miRNA。其中有15个miRNA在两种猪的甲状腺中都高表达,这些miRNA被报道与甲状腺的生物学功能关系紧密。金华猪相对于约克夏猪存在18个差异表达miRNA,包括12个上调和6个下调。对差异表达的miRNA进行靶基因预测,共获得14 913个靶基因,经靶基因功能分析发现,这些miRNA主要参与了甲状腺激素合成、内吞作用、钙信号通路、过氧化物酶体和溶酶体等甲状腺激素调控相关的通路。本研究首次对猪甲状腺中miRNA表达谱进行了分析,将补充甲状腺激素调控网络中miRNA的作用,并在miRNA水平上为瘦肉型猪和脂肪型猪的遗传差异提供研究基础。
黄芩苷对热应激小鼠睾丸氧化损伤的保护作用
Protective Effect of Baicalin on Oxidative Damage of Testes in Heat Stressed Mice (Mus musculus)
高琛 隋君霞 周颖璐 姜忠玲 王新 丛霞 曹荣峰 李华涛 田文儒
2017, 25(9): 1470-1477  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (6104 KB)  ( 14 )
摘要
摘 要 哺乳动物各种生理功能中,生殖功能最易受热应激损伤。热应激使组织产生氧化应激,破坏雄性动物精子生成,从而影响繁殖效率。为探究黄芩苷对热应激小鼠(Mus musculus)睾丸损伤的影响,探讨黄芩苷的抗氧化作用机制, 本研究将小鼠分成4组,常温对照组(C组)、黄芩苷组(C+B组)、热应激组(H组)和热应激加黄芩苷组(H+B组)。C组和H组小鼠腹腔注射生理盐水,C+B组和H+B组小鼠腹腔注射黄芩苷(50 mg/kg),连续注射7 d,H组与H+B组于第8 天热应激(41 ℃) 2 h,热应激结束后立即用断颈法处死所有处理组和对照组小鼠,取睾丸及附睾检测脏器系数和制备睾丸组织切片,睾丸组织用于检测氧化损伤指标丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)和过氧化氢酶(catalase, CAT)的活力。末端脱氧核苷酸转移酶检测法(TdT-mediated dUTP nick-end labeling, TUNEL)法检测睾丸组织细胞的凋亡。Western blot检测睾丸组织内Fas/FasL蛋白的表达。结果显示, 热应激能够显著降低睾丸和附睾脏器系数(P<0.05)并使睾丸组织结构发生病理性损伤,而黄芩苷可以显著缓解热应激引起的睾丸脏器系数降低(P<0.05)和组织损伤。与热应激组相比,热应激加黄芩苷组小鼠睾丸组织中MDA含量显著降低,SOD、CAT和GSH-Px活力则显著增加(P<0.05)。黄芩苷组与热应激加黄芩苷组相比则无显著性差异。热应组小鼠睾丸组织细胞凋亡率与对照组相比显著增加 (P<0.05),而热应激黄芩苷组与热应激组相比,小鼠睾丸细胞凋亡率则显著降低(P<0.05)。此外,与对照组相比,热应激可以显著增加小鼠睾丸组织Fas (P<0.05)和/FasL(P<0.01)蛋白表达,而黄芩苷能显著降低热应激引起的小鼠睾丸组织中Fas/FasL蛋白表达 (P<0.05)。本研究结果表明, 黄芩苷能减少受热应激时小鼠睾丸组织因氧化损伤造成的凋亡,其机制可能与增加抗氧化酶活性以及抑制Fas/FasL蛋白表达来抑制细胞凋亡有关, 这为寻找缓解动物热应激方法提供理论依据。
鸡miR-17-92基因簇重组腺病毒的制备及其细胞感染率分析
The Preparation and Infection Efficiency Analysis of the Recombinant Adenovirus Expressing Chicken (Gallus gallus) miR-17-92 Cluster
刘静 张文建 褚衍凯 邢天宇 闫晓红 李辉 王宁
2017, 25(9): 1478-1488  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (9345 KB)  ( 5 )
摘要
摘 要 MiR-17-92 基因簇(miR-17-92 cluster)在哺乳动物的细胞增殖、分化、凋亡、动物发育以及肿瘤发生等过程中发挥重要作用,但是目前miR-17-92基因簇在鸡生长发育中的作用还不清楚。为了阐明miR-17-92基因簇在鸡(Gallus gallus)生长发育中的作用和机制,本研究构建了鸡miR-17-92基因簇的腺病毒表达载体。以鸡基因组为模板,通过PCR扩增出鸡miR-17-92基因簇,将其克隆至腺病毒表达系统穿梭质粒pacAd5 miR-GFP Shuttle Vector,获得重组穿梭质粒pacAd5-MiR-17-92 cluster,进而将其与骨架质粒pacAd5 9.2-100分别经PacⅠ酶切线性化后,共转染AD293细胞,经同源重组获得鸡重组腺病毒rAd5-MiR-17-92 cluster。重组病毒扩增后,采用TCID50法测定病毒滴度,采用PCR鉴定和测序鉴定重组腺病毒rAd5-miR-17-92 cluster。结果显示重组腺病毒rAd5-MiR-17-92 cluster和空载体腺病毒rAd-control的滴度均达到1×109 pfu/mL。PCR扩增出了879 bp预期大小的特异产物;测序结果与预期序列完全一致。将重组腺病毒感染永生化鸡前脂肪细胞,实时stem-loop RT-PCR检测显示,在重组腺病毒感染细胞miR-17-92基因簇中的miR-19a和miR-20a的表达量为对照组的2.2 ±0.2倍(P<0.01)。将重组腺病毒分别感染4种人胚肾上皮细胞(human embryonic kidney epithelial cell, HEK) 293A、293T、AD293和HEK293、永生化鸡前脂肪细胞(immortalized chicken preadipocytes, ICPA)、鸡成纤维细胞(chicken fibroblast cell, DF1)、人上皮细胞(human epithelial cells, HaCaT)和羊胚胎成纤维细胞(sheep embryonic fibroblasts, SEF),采用荧光显微镜观察判断病毒感染情况。结果发现,重组腺病毒对上述8种细胞的感染效率不同,其中,在4种人胚肾上皮细胞293A、293T、AD293和HEK293中的感染效率很高,在人上皮细胞及羊胚胎成纤维细胞中的感染效率中等,但是在永生化鸡前脂肪细胞和鸡成纤维细胞中的感染效率较低。本研究成功构建的鸡miR-17-92基因簇重组腺病毒为进一步研究miR-17-92基因簇在鸡生长发育中的作用及其机制提供研究工具。
新蚜虫疠霉菌丝和孢子阶段的转录组学分析
Transcriptomic Analysis of Pandora neoaphidis in Conidial and Hyphal Stages
章树桃 陈春 解廷娜
2017, 25(9): 1489-1499  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (5949 KB)  ( 4 )
摘要
摘 要 新蚜虫疠霉(Pandora neoaphidis)是虫霉门(Entomophthoromycota)中极具代表性的蚜虫专化性病原真菌,分布广泛,可侵染多种蚜虫。适宜条件下可在较短的时期内形成流行病,在蚜虫自然防治中起主导作用。为了系统分析了两个阶段的基因表达和功能相关的转录组信息,本研究通过二代测序平台Illumina Hiseq 2500对新蚜虫疠霉的两种发育形态(菌丝和分生孢子)进行转录组测序。得到90 639个不含N(模糊碱基)的组装片段(contigs)和49 138条单基因簇(unigenes)。49 138条单基因簇经基因本体论(Gene Ontology, GO)功能显著性富集分类后归到47种功能分支中,相关的基因功能主要归类至分子功能、细胞组分和生化过程三大类中。根据每百万reads中来自于某基因每千碱基长度的reads数(reads per kilobase per million of mapped reads, RPKM)的表达量算法一共得到3 555个差异表达的基因,其中上调的基因有2 294个,下调的基因有1 261个。利用京都基因及基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)对差异表达基因进行途径显著性富集分析后发现与之相关的代谢路径有22条,其中糖胺聚糖降解和类胡萝卜素生物合成两条途径显著上调。本研究为进一步挖掘和分析与新蚜虫疠霉生长发育相关的功能基因提供了理论依据。
研究资源与技术改进
三种数字PCR平台对多靶标质粒标准物质的定值
Validation Certified Value of Multi-targets Plasmid Reference Materials by Three Digital PCR Platforms
郑兰 杨立桃 王灿华
2017, 25(9): 1500-1507  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1093 KB)  ( 7 )
摘要
摘 要 数字PCR是一种不依赖于外部标准曲线而对目标DNA/RNA进行绝对定量的测量技术,在转基因生物的定量检测、外源基因拷贝数分析以及标准物质定值方面具有广阔的应用前景。本研究基于3种数字PCR平台:微流控芯片数字PCR(chamber digital PCR, cdPCR)、QX100?微滴数字PCR(droplet digital PCR, ddPCR)和QuantStudio? 3D 数字PCR(3D digital PCR, 3D-dPCR),分别测定转基因油菜(Brassica campestris)多靶标质粒DNA标准分子pCAN的外源品系特异性序列拷贝数和內源标准基因磷酸烯醇丙酮酸羧化酶基因(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEP)拷贝数,二者之比即为pCAN标准分子的特性量值。实验结果表明,三种数字PCR平台对多靶标质粒分子的各靶标的量值测定结果均接近真实值1(copies/copies),且反应体系稳定,重复性良好,相对标准差(relative standard deviation, RSD)均小于25%,说明这三种数字PCR技术均能准确地对质粒标准物质进行定值。同时,本研究建立的基于cdPCR、ddPCR和3D-dPCR平台的质粒标准物质的定值方法也为其他形式标准物质的定值提供新的方法借鉴。
RAD-seq技术在大白猪繁殖性状基因组选择上的应用
The Application of RAD-seq Technology on Genomic Selection of Fertility Traits for Large White Pigs (Sus scrofa)
李勇 苗泽圃 蒙小云 杨漫漫 魏强 郭笑峰 郑华 方铭
2017, 25(9): 1508-1515  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (973 KB)  ( 20 )
摘要
摘 要 繁殖性能是猪(Sus scrofa)育种选择中的主要目标性状之一,由于繁殖性状属于低遗传力的数量性状,常规选育难以取得较大遗传进展。为了考察限制性位点相关DNA测序技术(restriction-site associated DNA sequencing, RAD-seq)在猪繁殖性状上育种值预测的性能,本研究采集了具有窝产总仔数(total number born, TNB)、窝产活仔数(number born alive, NBA)、初生窝重(litter weight, LW) 3个繁殖性状记录的母猪725头,采用RAD-seq技术对其中618头母猪进行基因组遗传分型,经过质量控制获得了覆盖基因组的79 725个SNP标记。为了验证RAD-seq技术在基因组选择中的有效性,本研究将测序群体按近似4∶1的比例划分为参考群和验证群,在验证群表型值未知(模拟早期选择)时分别考察传统的最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction, BLUP)方法和两种基因组育种值预测方法基因组BLUP(genomic BLUP, GBLUP)和一步法BLUP(single-step genomic BLUP, SS-GBLUP)对验证群育种值预测的准确性和偏向性。结果表明,GBLUP对验证群个体育种值预测的准确性从BLUP的0.109(TNB),0.067(NBA)和0.009(LW)分别提高至0.220(TNB)、0.184(NBA)和0.205(LW),而SS-GBLUP的预测准确性与GBLUP几乎相同;此外,GBLUP和SS-GBLUP明显改良了育种值预测的偏向性。结果表明,基于RAD-seq技术的基因组选择方法在种猪繁殖性状的育种值预测中是有效的。研究结果对于猪的良种选育具有重要的理论和实践意义。
专题:鲤遗传改良及其生物学特性
鲤性腺GnRH-GtH旁分泌系统的发现及其在生长/生殖调控中的作用
The Discovery of GnRH-GtH Paracrine System in Common Carp (Cyprinus carpio) Gonad and Its Roles in Growth and Reproduction Regulation
俞薇 曹梦西 陈戟 贾少婷 李勇明 朱作言 胡炜
2017, 25(9): 1516-1525  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (12947 KB)  ( 2 )
摘要
摘 要 鱼类生长与生殖间存在复杂的网络调控关系,本研究以黄河鲤(Cyprinus carpio)和转草鱼(Ctenopharyngodon idellus)生长激素基因(growth hormone, gh)鲤为研究对象,采用荧光定量PCR、免疫荧光、原位杂交及体外孵育实验等方法,探索了鲤性腺水平的生殖调控及其与生长的关系。发现鲤精巢和卵巢中存在促性腺激素α亚基(gonadotropin subunit alpha, gthα)、促卵泡激素β亚基(follicle stimulating hormone subunit beta, fshβ)、促黄体生成激素β亚基(luteinizing hormone subunit beta, lhβ)、促性腺激素释放激素3(gonadotropin-releasing hormone 3, gnrh3)、生长激素受体(growth hormone receptor, ghr)和4种GnRH受体mRNA。免疫荧光检测发现GTHα和LHβ主要定位在生殖细胞周围的体细胞和初级精母细胞中。进一步通过卵巢碎片体外GnRH孵育实验证实鲤性腺中存在独立于下丘脑-垂体-性腺轴的GnRH-GtH旁分泌系统。本研究还发现转gh鲤与对照鲤性腺中gnrh3及gthα、fshβ和lhβ的表达量存在显著差异,高浓度的GH促进处于初级生长期卵巢GnRH-GtH系统中gnrh3、gthα、fshβ和lhβ的转录,但抑制次级生长阶段卵巢中相应基因的转录。结果表明,鲤性腺中不仅存在GnRH-GtH旁分泌系统,并且在鲤的生长与生殖调控间扮演了重要角色,本研究为揭示鱼类生长与生殖间的调控机制积累了科学资料。
基于微卫星多重PCR技术的长鳍吻鮈亲子鉴定
Parentage Assignment of Rhinogobio ventralis Using Multiplex PCR of Microsatellites
陈亮 汪登强 何勇凤 吴兴兵 朱永久 朱挺兵 王亚龙 杨德国
2017, 25(9): 1526-1537  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1092 KB)  ( 7 )
摘要
摘 要 微卫星多重PCR技术在生物的亲子鉴定、群体遗传分析以及家系管理等方面均得到了广泛的应用。长鳍吻鮈(Rhinogobio ventralis)是我国长江上游特有珍稀鱼类,目前已达3级急切保护状,被列为低危鱼类。为了提高长鳍吻鮈微卫星分型效率,本研究从已开发的微卫星中筛选出15个多态性较高的微卫星位点进行组合扩增,并对位点组合的引物浓度、退火温度和反应体系等条件进行优化,建立了5组各含3个微卫星位点多重PCR体系。利用5组微卫星多重PCR,通过ABI 3730测序仪和Cervus v.3.0软件对136尾长鳍吻鮈进行个体基因型检测以及遗传多样性分析,结果显示,群体的平均等位基因数(number of allele, Na)为15.600,平均期望杂合度(expected heterozygosity, He)为0.825,平均观测杂合度(observed heterozygosity, Ho)为0.813,平均多态信息含量(polymorphism information content, PIC)为0.801。对40尾候选亲本和96尾子代进行亲子鉴定分析,结果显示,第一亲本的累积排除概率(combined exclusion probability of the first parent, CE-1P)、第二亲本累积排除概率(combined exclusion probability of the second parent, CE-2P)和双亲累积排除概率(combined exclusion probability of a parent pair, CE-PP)分别为0.999 986 07、0.999 999 97和1.000 000 00。使用该5组微卫星多重PCR体系进行亲子鉴定准确率为100%。长鳍吻鮈微卫星多重PCR技术的建立为亲子鉴定、分析群体遗传多样性和辅助家系管理提供了一种高效的技术手段。
投喂水平对快速生长转基因鲤能量分配与越冬的影响
Influence of Feeding Rations on Energy Allocation and Overwinter of Fast Growth Transgenic Common Carp (Cyprinus carpio)
朱挺兵 张堂林 胡炜 汪亚平 朱作言
2017, 25(9): 1538-1545  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (1018 KB)  ( 3 )
摘要
摘 要 转草鱼(Ctenopharyngodon idellus)生长激素基因鲤(Cyprinus carpio)是一种以提高生长速度为目标的鱼类新品种,但是转基因可能改变了转基因鲤对不同环境条件的响应对策。为了探讨投喂水平对快速生长转基因鲤能量分配和越冬存活的影响,本研究在两种投喂水平(饱食和半饱食)下开展了对转基因鲤和对照鲤的生长和越冬实验。在夏秋季生长实验中,饱食投喂转基因鲤(satiation transgenic, ST)的体重生长速度是饱食投喂对照鲤(satiation nontransgenic, SN)的1.33倍,半饱食投喂转基因鲤(half-satiation transgenic, HT)的体重生长速度则是半饱食投喂对照鲤(half-satiation nontransgenic, HN)的1.51倍,但是HT和SN组的体重生长速度没有显著性差异。HN,SN,HT和ST组的水分含量依次减小。同一基因型不同投喂水平下的蛋白含量没有显著性差异,但ST组的蛋白含量显著高于SN组。HN,SN,HT和ST组的脂肪含量依次显著增加。在秋季末期,对照鲤的饱食水平明显下降,而转基因鲤的饱食水平并没有明显下降。各组实验鱼的越冬存活率无显著性差异,投喂史只对越冬后的能量含量有显著性影响。本研究表明,转基因鲤和对照鲤均能对投喂水平和越冬做出一致的能量分配响应,限制投喂能激发转基因鲤优先保障生长能量供应而减少能量的存储,转基因鲤和对照鲤的越冬存活能力没有明显差异。本研究结果可为转基因鲤生态安全评估提供参考。
显微介导中国明对虾基因鲤F2代肌肉营养成分分析
Muscle Nutritional Composition Analysis of F2 Generation Carp (Cyprinus carpio) with Microinjection of Chinese Shrimp (Fenneropenaeus chinensis) Genes
闫学春 栾培贤 曹顶臣 何立川 孙效文*
2017, 25(9): 1546-1554  |  Full text (HTML) (1 KB)  | PDF   PDF  (2433 KB)  ( 2 )
摘要
摘 要 为了研究中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)总DNA直接导入鲤鱼(Cyprinus carpio)后,其对鲤鱼肌肉营养成分的影响,本研究依靠显微介导远缘杂交技术,将远缘基因(中国明对虾基因组DNA)导入鲤鱼受精卵内并获得了子代,对其子代进行扩增片段长度多态性(amplification fragment length polymorphism, AFLP)检测,均扩增出了供体基因片段。在确定了外源DNA稳定遗传的基础上,测定了显微介导中国明对虾基因鲤F2代肌肉中的营养成分、金属元素含量,发现显微介导中国明对虾基因鲤与普通鲤肌肉中粗蛋白质含量、氨基酸总量、4种鲜味氨基酸总含量、必需氨基酸总量,分别为18.37%和16.49%、79.92%和74.16%、31.16%%和28.04%、31.5%和29.54%,均高于普通鲤,两种鲤鱼的第一限制氨基酸都是缬氨酸。与普通鲤相比较,显微介导中国明对虾基因鲤在营养价值上具有一定优势。在所测的显微介导中国明对虾基因鲤和普通鲤的重金属Cu,Zn,Cr、Hg,Cd和Pb含量均符合相关食品安全标准要求。本研究结果为显微介导中国明对虾基因鲤的商品化提供了理论依据。
 
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