牦牛GRB2基因克隆及其在生殖轴的表达研究

生长因子受体结合蛋白2(GRB2)是一种信号转导分子,通过细胞信号传导参与细胞增殖和分化过程.为了探讨GRB2基因在牦牛繁殖中的调控作用,采集5头成年母牦牛和5头母黄牛的下丘脑、脑垂体前叶、卵巢、输卵管和子宫组织,利用反转录PCR、生物信息学分析方法和RT-qPCR技术进行GRB2基因克隆、蛋白质结构预测及在生殖轴组织表达检测.结果表明,牦牛GRB2基因的CDS全长为654 bp,编码217个氨基酸,与黄牛、绵羊和山羊的同源性高,蛋白质一级结构中天冬氨酸所占比例最高,无跨膜结构和信号肽.二级结构主要包括自由卷曲、延伸链和α螺旋,三级结构的分析结果与二级结构相似.细胞定位分析发现GRB2蛋白主要存在于细胞核和细胞质中.RT-qPCR结果显示GRB2基因在牦牛下丘脑和脑垂体前叶表达量显著高于输卵管、卵巢和子宫(P0.05);GRB2基因在黄牛脑垂体前叶和卵巢表达量显著高于牦牛(P0.05),而在两物种的其余三个组织没有显著差异(P0.05).推测GRB2基因可能影响母牦牛的繁殖能力.     

牦牛雌激素受体ERα和ERβ基因分子特征及组织表达研究

为研究牦牛雌激素受体(ERα和ERβ)基因序列特征及其在不同组织中的表达差异.根据NCBI上已公布的普通牛ERα和ERβ基因序列,设计特异性引物,利用RT-PCR技术克隆麦洼牦牛ERα和ERβ基因序列,同时利用荧光定量PCR技术检测ERα和ERβ基因在牦牛不同组织的表达分布.结果表明,分别获得2 100 bp ERα(Gen Ban K登录号:KJ011123)和1 791 bp ERβ(Gen Ban K登录号:KJ011124)基因序列,其中ERα的ORF为1 658 bp,编码596个氨基酸,ERβ的ORF为1 584 bp,编码527个氨基酸.多重序列分析表明,牦牛ERα和ERβ与普通牛、原鸡、人、小鼠、大鼠、扬子鳄、蟾蜍及斑马鱼的氨基酸序列同源性分别为45.3%-99.5%和53.9%-99.1%.荧光定量PCR结果显示,ERα和ERβ基因在牦牛的各种组织中均有表达,且除睾丸外,ERα在输卵管、子宫及乳腺中的表达高于ERβ.此外,就ERα而言,ERα在牦牛乳腺中表达最高,子宫、输卵管及卵巢次之,心、肝、脾、肺、肾及睾丸相对表达较低.而牦牛ERβ基因在卵巢中表达最高,子宫和输卵管次之,心、肝、脾、肺、肾、睾丸及乳腺表达较低.为进一步了解牦牛ERα和ERβ基因的生物学功能及其分子繁殖机制提供了基础.     

牦牛雌激素受体ERα和 ERβ 基因分子特征及组织表达研究

为研究牦牛雌激素受体(ERα和ERβ)基因序列特征及其在不同组织中的表达差异。根据NCBI上已公布的普通牛ERα和ERβ基因序列,设计特异性引物,利用RT-PCR技术克隆麦洼牦牛ERα和ERβ基因序列,同时利用荧光定量PCR技术检测ERα和ERβ基因在牦牛不同组织的表达分布。结果表明,分别获得2 100 bp ERα(GenBanK登录号：KJ011123)和1 791 bp ERβ(GenBanK登录号：KJ011124)基因序列,其中ERα的ORF为1 658 bp,编码596个氨基酸,ERβ的ORF为1 584 bp,编码527个氨基酸。多重序列分析表明,牦牛ERα和ERβ与普通牛、原鸡、人、小鼠、大鼠、扬子鳄、蟾蜍及斑马鱼的氨基酸序列同源性分别为45.3%-99.5% 和 53.9%-99.1%。荧光定量PCR结果显示,ERα和ERβ基因在牦牛的各种组织中均有表达,且除睾丸外,ERα在输卵管、子宫及乳腺中的表达高于ERβ。此外,就ERα而言,ERα在牦牛乳腺中表达最高,子宫、输卵管及卵巢次之,心、肝、脾、肺、肾及睾丸相对表达较低。而牦牛ERβ基因在卵巢中表达最高,子宫和输卵管次之, 心、肝、脾、肺、肾、睾丸及乳腺表达较低。本研究为进一步了解牦牛ERα 和 ERβ基因的生物学功能及其分子繁殖机制提供了基础。     

藏黄牛褪黑激素合成酶AA-NAT基因cDNA克隆及序列的比较分析

哺乳动物季节性繁殖主要受褪黑激素调控, 而褪黑激素的分泌受其2个合成酶HIOMT和AA-NAT调控. 分布于青藏高原的藏黄牛和牦牛是典型的季节性繁殖动物, 普通黄牛繁殖则季节性不明显. 比较分析它们三者的AA-NAT序列, 从而进一步研究它们繁殖的季节性. 采用RT-PCR技术,从2个公藏黄牛个体的松果体组织总RNA中分别克隆到AA-NAT基因的表达序列, 并对其进行生物信息学分析. 结果表明:藏黄牛AA-NAT基因的表达序列全长为624bp, 开放阅读框(ORF)为621 bp, 编码207个氨基酸, 预测其表达蛋白分子量为52.3005kDa, 等电点为5.06, 不具有信号肽, 有两个具有较高可能性的跨膜区, 存在4个O连接糖基化位点, 而不存在N连接糖基化位点, 有3个潜在的Ser和3个Thr磷酸化位点. 藏黄牛该基因表达序列核苷酸及编码氨基酸与亲缘关系较远的牦牛一致, 而与亲缘关系较近的普通黄牛却有一定差异, 这可能与繁殖的季节性有关.     

牛精子发生相关新基因b-DAZL的克隆、生物信息学分析与组织表达研究

人和多种动物的DAZL(Deleted in AZoosPermia-like)基因是精子发生的重要调控因子,DAZL基因突变或表达缺乏将导致精子发生过程减数分裂障碍和雄性不育.文中采用电子克隆和克隆测序方法获得了黄牛DAZL,基因cDNA全序列,利用生物信息学方法进行黄牛DAZL基因序列和蛋白结构分析,并对黄牛、牦牛和犏牛DAZL基因的组织表达特征进行了分析.结果发现黄牛DAZL,基因cDNA全长2509 bp,编码295个氨基酸(命名为b-DAZL);b-DAZL基因含有12个外显子和11个内含子,定位于牛1号染色体末端;b-DAZL基因与哺乳纲各物种同功能基因开放阅读框的同源性为90%一94%,其编码蛋白含有DAZL典型的RNA识别基序(RRM),DAZ重复基序,Pumilio一2和PABP作用位点.RT-PCR结果显示b-DAZL,基因仅在成年黄牛和成年牦牛睾丸、卵巢组织中表达,在成年F1代犏牛的卵巢组织中表达而在睾丸组织中检测不到表达信号,且犏牛睾丸组织切片表现出DAZL,基因缺失的典型精子发生障碍表型,因此推测b-DAZL基因在牛精子发生过程中发挥重要作用,可能与F1代犏牛雄性不育相关,是犏牛雄性不育的候选基因.     

Orexin A在牦牛和黄牛消化道中的表达差异

通过分析促食欲素A(Orexin A)在牦牛和黄牛消化道不同部位的分布特征及表达差异,探讨Orexin A对牦牛能量代谢的调节作用.运用免疫组织化学SP法检测Orexin A在牦牛和黄牛胃肠道的表达,利用Image-ProPlus 6.0软件对其表达强度进行半定量分析.结果表明,Orexin A在牦牛和黄牛的皱胃、幽门、贲门和十二指肠均有表达,但表达特征不同;牦牛胃和十二指肠中Orexin A阳性反应产物极显著地低于黄牛(P0.01);牦牛胃肠道中Orexin A阳性反应产物的吸光度分布为:皱胃区幽门区贲门区十二指肠区(P0.01).推测牦牛通过胃肠道Orexin A的低表达,调节中枢及外周组织的激素水平,从而维持机体能量代谢水平,适应青藏高原的特殊环境.     

牦牛GPRIN3基因的克隆及组织表达分析

为探索GPRIN3基因的生物学特性,以麦洼牦牛为试验材料,利用RT-PCR技术扩增GPRIN3基因编码区序列并对其进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR技术检测GPRIN3在牦牛不同组织的mRNA表达水平.结果表明,克隆得到GPRIN3基因编码区序列大小为2 343 bp,编码780个氨基酸残基;麦洼牦牛与野牦牛氨基酸序列相比,一致性为99.62%,共有3个位点发生突变,分别是103(G→R)、366(T→M)、404(E→K).系统进化分析显示,牦牛与野牦牛亲缘关系最近,其次是普通牛,与黑猩猩的亲缘关系最远;含有GRIN-C超家族保守功能结构域;实时荧光定量PCR结果表明,GPRIN3在麦洼牦牛肺脏组织中表达量最高,其次是肝脏,在臀肌中表达量最低.本研究为进一步探讨牦牛GPRIN3基因及其编码蛋白的结构和功能提供理论基础,为牦牛分子育种提供新思路.     

牛精子发生相关新基因b-DAZL的克隆、生物信息学分析与组织表达研究

人和多种动物的DAZL(Deleted in AZoospermia-like)基因是精子发生的重要调控因子,DAZL基因突变或表达缺乏将导致精子发生过程减数分裂障碍和雄性不育.文中采用电子克隆和克隆测序方法获得了黄牛DAZL基因cDNA全序列,利用生物信息学方法进行黄牛DAZL基因序列和蛋白结构分析,并对黄牛、牦牛和犏牛DAZL基因的组织表达特征进行了分析.结果发现：黄牛DAZL基因cDNA全长2509bp,编码295个氨基酸(命名为b-DAZL);b-DAZL基因含有12个外显子和11个内含子,定位于牛1号染色体末端;b-DAZL基因与哺乳纲各物种同功能基因开放阅读框的同源性为90%—94%,其编码蛋白含有DAZL典型的RNA识别基序（RRM）,DAZ 重复基序,Pumilio-2 和PABP 作用位点.RT-PCR结果显示：b-DAZL基因仅在成年黄牛和成年牦牛睾丸、卵巢组织中表达,在成年F1代犏牛的卵巢组织中表达而在睾丸组织中检测不到表达信号,且犏牛睾丸组织切片表现出DAZL基因缺失的典型精子发生障碍表型,因此推测b-DAZL基因在牛精子发生过程中发挥重要作用,可能与F1代犏牛雄性不育相关,是犏牛雄性不育的候选基因.     

牦牛UCP1基因生物学特性及组织表达分析

旨在克隆牦牛解偶联蛋白1(UCP1)基因序列,并对其进行生物信息学分析,进一步研究该基因在牦牛各组织的表达规律.以牦牛为实验对象,利用RT-PCR克隆得到牦牛UCP1基因全长序列,生物信息学分析牦牛CDS区,qPCR检测UCP1基因在牦牛不同组织中的表达模式.结果表明,UCP1基因全长为954 bp(GenBank No.MW345537),其中开放阅读框(Open reading frame, ORF)全长为942 bp,编码313个氨基酸.蛋白分子特性预测UCP1蛋白为不稳定疏水性蛋白,存在跨膜结构域以及多个磷酸化位点.二级结构和三级结构预测显示,UCP1蛋白由无规则卷曲、α螺旋和延伸链三者交替出现.牦牛UCP1基因的核苷酸和氨基酸序列与普通牛的相应序列相似度最高,同源性分别为97.63%和96.76%;与斑马鱼的核苷酸序列和氨基酸序列相似度最低,分别为62.58%和64.29%.组织表达分析发现UCP1在牦牛心、肝、脾、肺、肾、脂肪、背肌、半腱肌中均有表达,但在肾中的表达量最高,肾与其他组织之间差异显著(P0.05).不同品种牦牛UCP1基因的差异表达分析发现,其在麦洼牦牛背最长肌、肝中的表达量均显著高于金川牦牛(P0.05和P0.0001).这些结果为丰富牦牛UCP1基因的功能研究提供了参考依据.     

川中黑山羊(金堂类群)和藏山羊PRLR基因cDNA克隆及序列分析

根据GenBank中绵羊的PRLR基因序列设计引物,以川中黑山羊(金堂类群)和藏山羊垂体总RNA为模板,通过RT-PCR技术对川中黑山羊(金堂类群)和藏山羊PRLR基因cDNA克隆及进行序列分析,以期为进一步研究该基因与山羊的繁殖性能奠定理论基础.结果表明:川中黑山羊(金堂类群)和藏山羊PRLR基因编码区均长1746bp,均编码581个氨基酸.川中黑山羊(金堂类群)PRLR基因编码区与藏山羊、绵羊、牛、牦牛野猪和人的同源性分别为99.71%、99%、95%、95%、83%和80%.以核苷酸序列构建分子系统进化树,川中黑山羊(金堂类群)先与藏山羊聚为一类,再与绵羊聚为一类,后与牛和牦牛聚为一类,然后与野猪聚为一类,最后与人聚为一类.     

牦牛DIO2基因克隆及其在骨骼肌的表达分析

为探索DIO2基因调控牦牛骨骼肌发育及肌纤维类型组成的潜在功能,克隆DIO2基因CDS序列并进行相关的生物信息学分析,以及比较分析其在牦牛骨骼肌的差异表达.结果显示,DIO2基因的CDS全长为789 bp,编码132个氨基酸.序列同源性比对及系统进化树分析发现,牦牛DIO2基因与普通牛的亲缘关系最近,核酸及蛋白序列与普通牛一致;与小鼠的亲缘关系较远,序列同源性仅为86.75%和87.12%,与原鸡的亲缘关系最远,二者的同源性分别为79.17%和76.30%.理化性质预测表明DIO2蛋白为不稳定疏水性蛋白,有跨膜结构域,具有24个磷酸化位点,蛋白结构为无规则卷曲、α-螺旋和延伸链三者交替出现.采用实时荧光定量PCR分析显示,DIO2基因在牦牛的脾、肺等内脏组织表达无显著差异;在背最长肌和半腱肌的表达量显著高于脂肪和肝脏组织(P0.01).此外,DIO2在金川牦牛半腱肌的表达量显著高于麦洼牦牛(P0.05).以上结果为研究DIO2在牦牛骨骼肌的功能提供参考资料.     

南阳黄牛CD14基因扩增及序列分析

根据GenBank发表的荷斯坦奶牛CD14基因的序列设计引物,通过PCR方法对南阳黄牛的CD14基因进行分段扩增并测序,拼接后得到包含CD14完整编码区以及5’端和3’端非编码区的2 969 bp的全序列。序列分析结果表明:南阳黄牛CD14基因开放阅读框全长966 bp,共编码321个氨基酸,碱基组成分别为A(18.4%)、T(18.4%)、C(32.9%)、G(30.2%),编码区与荷斯坦奶牛CD14基因相比发生了2个碱基突变,没有引起氨基酸的改变。在5’端和3’端存在较长的非编码区,与荷斯坦奶牛CD14基因相比发生了7个碱基突变。南阳黄牛的CD14基因与荷斯坦奶牛、水牛、绵羊、山羊、猪、猕猴、大猩猩、人、小鼠的同源性依次降低,分别为99.8%、98.2%、96.8%、92.8%、83.5%、79.8%、79.7%、79.5%、71.9%。进化树所得的聚类结果与传统的分类结果一致。通过蛋白质结构预测,发现南阳黄牛CD14没有跨膜结构域。     

犏牛及其亲本JGF2基因mRNA表达水平、DNA甲基化状态差异分析

黄牛与牦牛远缘杂交一代犏牛表现出很强的杂种优势,但其雄性不育使得杂种优势的利用受到了极大限制.为了从表观遗传学角度研究这一生殖隔离现象的生理机制,通过Real-time PCR检测了犏牛及其亲本睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平,并用亚硫酸氢钠测序法检测了血液和睾丸组织中JGF2基因第10外显子DMR区DNA甲基化状态.结果发现犏牛睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平最低,与亲本的表达水平差异极显著(P<0.01);牛(犏牛、黄牛和牦牛)血液和睾丸中JGF2基因的DNA甲基化程度均较高(90%以上),其中犏牛高于其亲本,但没有达到显著水平.实验结果说明IGF2基因mRNA表达水平与牛精子发生有关,可能在牛的精子发生过程中发挥重要作用,并可能与犏牛雄性不育有关;IGF2基因第10外显子DMR区的甲基化与IGF2基因在犏牛及其双亲睾丸中的表达差异无关,可能是其他的机制参与调节IGF2基因的表达.     

牦牛和黄牛睾丸组织Prdm9基因cDNA序列的比较

为比较牦牛与普通牛Prdm9基因的序列特征,采用RT-PCR和3’-RACE方法,从牦牛和黄牛睾丸组织总RNA中分别获得Prdm9基因的部分cDNA序列,经过拼接后获得了牦牛和黄牛Prdm9基因的完整cDNA序列,长度分别为2580bp和2421bp,编码序列长度均为2091bp,共编码696个氨基酸,氨基酸序列相似性为98.56%.分析显示,牦牛和黄牛Prdm9基因开放阅读框有10个核苷酸同义突变和10个单核苷酸多态性(SNPs),并导致10个氨基酸差异,其中4个位于锌指域.研究结果表明,牦牛和黄牛Prdm9基因结构特征类似,但在锌指域存在一些氨基酸差异,可能会影响该基因的功能.     

牦牛INHBA基因的克隆及序列分析

根据GenBank检索到的普通牛的INHBA基因序列设计一对特异性引物,以牦牛卵巢组织总RNA为模板,通过RT-PCR技术对牦牛INHBA cDNA进行克隆测序和序列分析.结果表明:扩增片段1360bp,包含1277bp的编码区,编码426个氨基酸.与普通牛相比,牦牛INHBA基因编码区存在2处碱基转化.牦牛与普通牛、绵羊、人、鼠和猪的核苷酸序列同源性分别为99.84%、97.97%、91.41%、87.79%、91.94%,氨基酸序列同源性分别为99.53%、98.82%、95.77%、93.88%、93.88%.蛋白质结构分析显示,INHBA蛋白不易形成α螺旋和跨膜结构,是相对保守的疏水性蛋白.     

黄犏牛与黄牛b-Boule基因编码区序列、结构、表达模式和睾丸组织表达水平的差异分析

Boule是动物精母细胞减数分裂过程中的必需蛋白,与精子发生减数分裂阻滞、雄性不育等密切相关.文中通过PCR扩增和克隆测序获得黄犏牛b-Boule基因的cDNA全序列,生物信息学分析发现黄犏牛b-Boule基因编码区全长885 bp,具有典型的RNA识别基序(RRM)和DAZ重复序列;与黄牛氨基酸序列的同源性为98.65%,仅在C-末端有4个氨基酸的差异,典型结构域的氨基酸序列和高级结构相同.RT-PCR发现b-Boule基因在黄牛和黄犏牛睾丸组织中特异表达,原位杂交显示b-Boule存在于初级精母细胞和次级精母细胞的细胞质中.荧光定量PCR发现黄牛睾丸组织中b-Boule基因表达水平显著高于黄犏牛(P<0.05),且黄犏牛精子发生减数分裂阻滞的表型与人、小鼠BDule基因表达缺失或降低引起的不育表型一致,因此推测b-Boule基因可能在精母细胞减数分裂过程中发挥重要作用,且与黄犏牛雄性不育有密切的关系.     

牦牛ATF4基因组织表达与雌性生殖器官中定位分析

旨在克隆牦牛转录激活因子4(ATF4)基因,并检测其在不同组织的表达及雌性生殖器官中定位分析,探索ATF4在母牦牛繁殖的影响.以牦牛为实验对象,利用RT-PCR克隆得到牦牛ATF4基因CDS序列,生物信息学分析牦牛CDS区,RT-qPCR检测ATF4基因在牦牛不同组织中的表达模式,免疫组化(IHC)分析ATF4蛋白在雌...     

鳜鱼(S.Keneri)肌球蛋白重链基因cDNA的克隆及其特征分析

鳜鱼(S.Keneri)以优良肉质性状成为极具商品价值和大力推广人工养殖名贵鱼类之一.为掌握控制优良肉质性状的遗传基础,采用同源克隆RT-PCR方法,克隆出该鱼肌球蛋白重链(MYH)cDNA序列.该基因cDNA序列全长5938bp,编码区长度为5814bp,含有poly(A)信号,3’非翻译区长124bp,其开放阅读框共编码1938个氨基酸,推算蛋白质分子质量为221.6Ku.鳜MYH基因由3个结构域组成,即MYSc-type-Ⅱ,SMC-N和Myosintail 1,其中MYSc-type-Ⅱ头部结构与鲤、斑马鱼同源性达90%,具高度保守性.通过DNAstar软件MegAlign构建进化树显示不同物种间该基因核苷酸编码序列同源性为77%—86%,氨基酸编码序列同源性达80%—92%.采用RT-PCR方法研究MYH在不同发育阶段差异表达结果表明,MYH在肌肉效应期开始有低量表达,成鱼期和鱼苗期表达量高,而囊胚期与神经胚均未表达.由此推测MYH基因于肌肉效应期开始表达.研究结果揭示鳜鱼肌球蛋白重链基因在进化上保持与其他脊椎动物相似性和差异性,为决定名贵鱼类肉质结构基因的研究提供了分子生物学基础.     

青海牦牛乳蛋白的多态性和基因分化

采用聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳法对 2 0 1头青海牦牛四种乳蛋白的多态性及其基因分化进行了研究。结果发现 :①α -LA和αsl-CN基因座存在多态性 ,乳蛋白的多态性基因座比例为 5 0 % ;②αsl-CN基因座受αsl-CNB,αsl-CNC 和αsl-CNE 三个复等位基因控制 ,其基因频率分别为 0 0 896,0 631 8和 0 2 786;③青海牦牛四种乳蛋白的平均有效等位基因数为 1 1 495个 ,平均基因杂合度为 0 1 30 0 4 ,平均基因纯合度指数为 0 80 4 3;④环湖型牦牛与高原型牦牛乳蛋白的多态性特征相似 ,两者之间的遗传距离很小 ( 5 36× 1 0 -5) ,基因分化程度低 ( 0 484% )。     

诱导牦牛同期发情试验

应用生殖激素处理诱导牦牛同期发情 ,结果表明 :LRH -A3 +PMSG和PG -CL +FSH处理的试验母牦牛 96h以内的发情率分别达 83 3 3 %和 73 3 3 %,极显著地高于未处理的对照牛(2 0 0 0 %) (P <0 0 1 ) ,两试验组之间差异不显著 (P >0 0 5 ) ;不同繁殖类型母牦牛外周血浆P4和 1 7β -E2 含量的测定结果 :牙日玛母牦牛外周血浆P4 和 1 7β -E2 的含量略高于青麻和干巴母牦牛 (P >0 0 5 )。