牦牛HSFY基因的克隆及其结构分析

Y染色体上的热休克转录因子(HSFY)是精子发生障碍的候选基因之一。通过克隆牦牛HSFY基因,并与普通牛Y染色体上的84条HSFY序列比对。结果表明:牦牛HSFY基因由2个外显子和1个内含子组成,与普通牛基因组中的相应序列的一致性高达99.54%。牦牛、普通牛的该基因具有4处插入/缺失,且序列与其相邻序列极为相似。在1 012-1 020 bp(Ⅰ)处有AAAGAAGA/TG等9个核苷酸缺失,位于内含子内;在1 071-1 073 bp(Ⅱ)、1 249-1 251 bp(Ⅲ)处分别有AAG、CCA/C等3个核苷酸缺失,位于第二外显子内,分别导致赖氨酸和组氨酸的缺失;在1 708-1 710 bp(Ⅳ)处有CAA 3个核苷酸缺失,位于3’末端非编码区。在普通牛的84条HSFY基因序列中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ插入/缺失分别有29、3、2、1次。未发现Ⅱ、Ⅲ同时缺失的拷贝,但Ⅱ、Ⅲ缺失均伴有Ⅰ缺失,且导致了蛋白三维结构的变化。牦牛HSFY是在睾丸中表达的多拷贝基因,经密码子偏好性分析,该基因编码的蛋白质偏好使用以A或T结尾的密码子。     

犏牛精子发生阻滞的比较转录组研究

犏牛是牦牛与普通牛的杂交后代,其雄性不育是牦牛杂交改良中的一大难题.运用高通量测序技术对健康成年犏牛和牦牛的睾丸组织进行转录组测序和比较研究,探讨了犏牛激素调节、精子发生及细胞凋亡等相关基因的表达情况.结果表明,犏牛、牦牛睾丸组织中分别有17784和18529个基因表达,在犏牛中表达显著上调和下调的基因分别有5000和4089个.犏牛睾丸组织中睾酮合成相关基因和抑制素基因表达均显著上调,认为前者的表达上调可能促进睾丸内睾酮分泌和后者的表达,而后者的表达上调可能分别抑制和几乎不影响脑垂体前叶合成、分泌促卵泡刺激素和黄体生成素.比较睾丸组织中细胞标记基因在两种牛间的表达差异,发现犏牛精原干细胞、支持细胞、间质细胞、肌样细胞(睾丸纤维化)和已分化精原细胞的标记基因分别呈显著表达上调和下调,而减数分裂后期或精子形成期呈极显著下调.精原干细胞自我更新与分化异常可能导致犏牛精子发生障碍,认为其与视黄酸信号通路障碍密切相关.Syce3,Fkbp6和Dmrt7等在犏牛睾丸组织中极显著表达下调与同源染色体间、尤其是性染色体间的联会复合体数量减少有关.Spo11和Dmc1分别参与双链断裂和同源修复过程,其在犏牛睾丸中表达下调分别可能使联会复合体减少和同源修复失常.参与高度浓缩细胞核的相关基因,尤其是Tnp2,Hmgb4和H1fnt等几乎不表达,其调控表达基因Crem,GRTH/DDX25等极显著表达下调,该现象与犏牛生精细胞最终只能分化至圆形精子细胞阶段的结果相符.促凋亡相关基因,如p53,TNF-α,Trail,Bmp8b,Bax,Caspase-3,Caspase-6和Caspase-7表达均显著上调,而抑凋亡基因,如survivin,Bcl-2等显著下调,这可能是导致犏牛睾丸组织中有更多的生精细胞发生凋亡的原因之一.通过对生殖相关基因的表达分析研究,为揭示犏牛雄性不育机理以及牦牛杂交改良研究提供了理论基础.     

西藏牦牛mtDNA D-loop区的遗传多样性及其遗传分化

通过测定和分析西藏11个牦牛类群114个个体的mtDNA D-loop区全序列,对西藏牦牛的遗传多样性、类群间的亲缘关系及其遗传分化进行了研究。结果表明:①西藏牦牛mtDNA D-loop区全序列长度为890—896 bp,4种核苷酸T、C、A、G的平均比例分别为28.5%、25.3%、32.4%、13.8%,西藏牦牛mtDNA D-loop区富含碱基A+T,表现出一定的碱基偏好性。②共检测到130个变异位点,占分析总位点数的14.33%;其中单一多态位点85个,占多态位点总数的65.38%,简约信息位点45个,占多态位点总数的34.62%。序列变异中碱基缺失、插入和碱基替换等均有,其中碱基替换变异类型中转换114次,颠换12次,在转换变异类型中以A/G、T/C为主,占95.61%,在颠换变异类型中以A/T为主,占75%。③在114个个体中鉴定出90种单倍型,单倍型多样性为0.981±0.008,核苷酸多样性为0.01056±0.00701,均说明西藏牦牛具有丰富的单倍型类型。④90种单倍型分为2个聚类簇(Ⅰ、Ⅱ),聚类簇Ⅰ包含80种单倍型,占全部单倍型的88.89%,涵盖本研究中所有的西藏牦牛类群;聚类簇Ⅱ中有10种单倍型,占单倍型总数的11.11%,涉及的类群有工布江达、帕里、丁青、巴青、江达、类乌齐、桑桑、桑日、斯布,说明西藏牦牛可能有2个母系起源。⑤西藏牦牛类群间核苷酸分歧度(Dxy)在0.503%—1.416%之间,聚类分析和AMOVA分析显示西藏牦牛可分为两大类,康布牦牛、嘉黎牦牛为一类,其余的牦牛类群为另一类。     

牦牛生态类型的分类

为进一步弄清中国牦牛的遗传资源及其类型划分,利用微卫星DNA、随机扩增多态性（RAPD）、扩增片断长度多态性（AFLP）等3种分子遗传标记技术研究了麦洼牦牛、九龙牦牛、大通牦牛和天祝白牦牛的分类;并结合作者对牦牛染色体和血液蛋白多态性的研究结果探讨了中国牦牛类群的分类.结果：①根据微卫星位点的等位基因频率进行聚类分析,表明麦洼牦牛和九龙牦牛的遗传距离最大（1.506）,麦洼牦牛2个群体之间的遗传距离最小（1.062）.5个牦牛群体被聚为两大类,四川九龙牦牛单独成一大类,其他牦牛群体聚为一类.②根据RAPD和AFLP两种分子遗传标记的分析,表明天祝牦牛和大通牦牛的遗传距离最小（0.0336）,九龙牦牛和天祝牦牛的遗传距离最大（0.0414）,4个牦牛品种被聚为两大类,九龙牦牛品种聚为一类,其它3个牦牛品种聚为一类.大通牦牛和天祝白牦牛在较近的水平上首先聚为一类,然后在较远处与麦洼牦牛聚为一大类.③根据染色体特征和血液蛋白位点的基因频率进行聚类的结果与微卫星DNA、RAPD、AFLP的聚类结果相似.中国牦牛可分为以九龙牦牛和麦洼牦牛为代表的两个类群（型）.这与蔡立等将中国牦牛分为“青藏高原型”和“横断高山型”的结果是一致的.而与其他学者的分类结果有较大的差异.结合中国牦牛品种（群体）的地理分布、生态条件、育成史及其分化的实际情况,作者认为中国牦牛分为两个大的生态类型是合理的.     

长链非编码RNA的功能与疾病

长链非编码RNAs（long noncoding RNAs,lncRNAs）是一类长度大于200 nt且不表现出任何蛋白质编码潜能的RNAs,在总非编码RNAs(ncRNA)中占有相当大的比例.对lncRNAs的研究将有助于理解生命体多层次的表达调控网络,并有望为复杂疾病的预测、诊断、和治疗提供新的分子依据.本文在简要介绍lncRNAs的基础上,综合分析了lncRNAs与表观遗传、基因表达调控和疾病发生的关系,以期为进一步的研究提供参考.     

藏绵羊DNA分子遗传标记的研究进展

分析讨论了藏绵羊DNA分子遗传标记在其遗传育种研究中的应用现状和存在的问题,展望了其今后的研究趋势和发展前景。     

影响鼻疽伯克霍尔德氏菌基因组密码子用法的因素分析

鼻疽伯克霍尔德氏菌(Burkholderia mallei ATCC 23344)的基因组密码子使用受多种因素的影响,本研究根据该菌的完整基因组序列,运用多元统计分析和对应分析的方法,探讨了鼻疽伯克霍尔德氏菌全基因组序列密码子的使用模式和影响密码子使用的因素。结果表明基因表达水平的高低是影响密码子使用的主要因素;基因组中编码区的碱基组成、蛋白质的疏水性和基因的长度对密码子的使用也有一定的影响,但影响力不及基因的表达水平。同时,通过比较高表达的基因、低表达的基因密码子使用情况,GCG 和 CUC 等 21 个密码子被确定为鼻疽伯克霍尔德氏菌的主要偏爱密码子。以上结果对鼻疽伯克霍尔德氏菌的密码子用法研究、在分子水平上研究物种进化、基因组中未知基因的预测、开放阅读框的判断、功能基因的表达以及鼻疽病疫苗的研发等工作都提供了理论基础,具有较强的指导作用。     

牛科动物HSL基因序列分析及其分子进化研究

在对牛科中4种动物即牦牛、瘤牛、普通牛和水牛HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列进行测定的基础上,与Gen-Bank中其他物种相应基因核苷酸序列、氨基酸序列进行了比对分析,并构建了牦牛与其他物种间分子系统进化树。结果表明:牦牛与普通牛、瘤牛、水牛、猪、人、小鼠、大鼠7个物种HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列间保守性较高,同源性大小依次为99.8%、99.6%、97.4%、90.6%、88.4%、83.5%、82.3%。相应氨基酸序列间保守性更高,同源性分别为100%、100%、98.2%、94.0%、92.2%、89.8%、89.8%。牦牛与各物种该基因部分核苷酸序列间碱基变异类型主要表现为碱基转换和颠换,无碱基插入和缺失发生,碱基转换的频率高于颠换的频率;在核苷酸水平上的多数碱基替换都是同义替换;序列间单碱基变异位点大多出现在同一位点,多发生在密码子第3位,其次是第1位,最少发生在第2位,符合分子进化的中性学说。HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列进行多序列对位排列构建的各物种间分子系统进化树结果表明,普通牛和瘤牛首先聚为一类,再分别与牦牛、水牛、猪、人聚类,最后与大鼠、小鼠聚为一类。该聚类结果与动物学上的分类结果一致,表明HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列适合于构建物种间分子系统进化树。研究表明,牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间的遗传距离大小相近,牦牛和水牛间的遗传距离与普通牛、瘤牛和水牛间的遗传距离大小相当。牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间的遗传距离远小于它们各自与水牛这一物种的遗传距离,它们三者之间的亲缘关系也相对于它们各自与水牛间的亲缘关系都较近,故将牦牛、普通牛和瘤牛划分在同一个属——牛属(Bos)更为合理。     

海南五指山猪遗传多样性的微卫星分析

海南五指山猪(Wuzhishan pig)是我国珍稀的小型猪品种。它的解剖学、生理学、疾病发生机理等都与人类极其相似,具有重要的应用价值,可用于心血管病、皮肤烧伤和新药评价等许多方面的研究。作者利用多重PCR和基因扫描技术对五指山猪32个微卫星基因座进行了遗传检测。统计了全群、核心群和近交群的等位基因组成,并计算了它们的平均纯合率、多态信息含量(PIC)和平均杂合度。结果显示,全群、核心群和近交群32个基因座的平均等位基因数分别为14.590个、9.410个、13.660个,平均基因纯合率分别为44%、44.3%、44%,平均PIC分别为0.742、0.708、0.731,平均杂合度分别为0.560、0.558、0.559。这表明海南五指山猪虽然遗传基础比较稳定,但仍具有较大的遗传变异。上述结果对于海南五指山猪的保种、定向选育、开发利用都具有重要的指导意义。