蛋壳颜色变异是影响蛋品销售的一个重要因素。本研究以蛋壳色素原卟啉转运基因ABCG2为对象，旨在筛选出与鸡褐壳颜色变异关联的功能突变。选取381只31周龄的略阳乌鸡，每只母鸡收集3枚蛋，用L*a*b色度空间量化蛋壳颜色。用MassARRAY质谱法检测g.18378442T>C (错义突变C21R)、g.18383682A>G和g.18391548A>T的基因型，用单因素方差分析检验基因型与色度指标的关联性。在UCSC数据库调取52种鸟类物种的同源基因组序列，经序列比对，分析C21R位点的保守性。用MODELLER程序执行同源建模，分别构建C²¹和R²¹的蛋白3D结构，研究C21R对ABCG2蛋白结构的影响。结果表明，g.18378442T>C的CC基因型L值(75.3±4.0)显著低于CT (76.6±4.3)和TT (78.0±4.4)，b值(16.2±3.5)显著高于CT (15.7±3.6)和TT型(14.7±3.2)。g.18383682A>G仅与L值显著关联。g.18391548A>T与3个色度指标的关联性均不显著。C²¹在45种鸟类物种中均完全保守，R²¹仅在两个鹦形目物种中出现。结构比对结果显示，C21R将引起468个结构改变，涉及氢键(49.6%)、溶剂可及性(38.8%)、正φ转角(8.1%)和二级结构(3.5%)变化。综上所述，C21R是一个与鸡褐壳颜色变异显著关联、对ABCG2结构有潜在影响的突变；其中，CC基因型与深褐壳关联，TT与浅褐壳关联。

裕固族是甘肃省特有少数民族，具有人口少、多语并用和复杂族源等特征，是河西走廊人群的典型代表。关于裕固族的起源、迁徙及形成过程，学界尚存在许多有争议的内容。本研究将从分子人类学的视角，以裕固族的父系遗传特征为依据，结合民族学、历史学和语言学等学科相关内容，进一步研究裕固族的形成过程。本研究使用含35个Y-STR的高分辨率试剂盒对237例甘肃裕固族男性样本进行了检测，并使用Y-STR分析推定了Y-SNP单倍群。本文整合已发布文献中多个群体的父系遗传数据，组成16 Y-STR数据集、25 Y-STR数据集和单倍群频率数据集，使用Network网络图、主成分分析、多维尺度分析、系统发育树和遗传距离等分析方法系统地分析了裕固族人群的父系遗传特征及其与周边人群的遗传关系。结果显示，裕固族的父系遗传组成表现出东西欧亚人群混合的特征，西欧亚谱系占13%；其与地理位置相近的汉族、藏族和蒙古族等人群表现出更近的遗传关系，而与维吾尔族等突厥语人群间的遗传距离较大；裕固族的遗传结构是演化过程中多族系融合的结果，与突厥语人群共享的Q1b1a3-L330和R1a1a-M17、与蒙古语人群共享的C2a1a1-F1756、C2a1a3-M504、C2a1a3a-F3796、C2a1a2-M48和C2b1a1a1a-M407、与藏族人群共享的D1a1a-M15和D1a1b1-P47，以及与汉族人群共享的多个支系是裕固族主要的父系类型。本文以更清晰的图景支持历史学、民族学和语言学所记述的裕固族形成过程及群体特征，为未来更细化的群体遗传学和法医遗传学研究打下基础。

溶质载体家族25成员21 (solute carrier 25 member 21, SLC25A21)是氧代二羧酸盐载体，其主要功能是通过反向交换机制将胞浆内的2-氧代己二酸转运至线粒体。前期研究发现，在过表达SLC25A21的3T3-L1细胞中葡萄糖消耗能力显著增加。为进一步挖掘SLC25A21下游关键代谢基因，本研究在3T3-L1细胞中上调SLC25A21表达，利用高通量测序结合生物信息学分析获得差异表达基因，并通过实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR)验证关键基因表达。结果显示：(1)过表达SLC25A21的脂肪细胞中有26个上调基因，66个下调基因；(2)基因本体论(gene ontology, GO)分析表明，差异表达基因的生物学功能主要涉及脂质合成和代谢过程；京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG)和基因集富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)表明，差异表达基因主要富集在鞘脂代谢、胰岛素和胰高血糖素样肽1分泌和合成等信号通路；(3) CytoHubba筛选出GRB2、SOS1、SHC1、CBL、HRAS、SOS2、EGFR、MET、PLCG2和KRAS等10个评分最高的关键基因，主要参与了细胞的糖、脂代谢过程；(4)在脂肪细胞中过表达SLC25A21，qRT-PCR验证结果表明除KRAS表达无明显变化外，其余基因的mRNA表达水平均出现相应的增高。本研究结果将为今后深入研究SLC25A21在糖、脂代谢过程中的作用及机制提供理论依据。

有效传递工程化改造的蛋白进入线粒体对开发高效的线粒体DNA编辑工具、实现线粒体疾病精准治疗具有重要意义。本研究选取eGFP和Cas9基因，在其上游或/和下游引入不同的线粒体定位信号(mitochondrial localization signal，MLS)序列，分别构建了相应的工程化蛋白表达载体。将不同表达载体转染HEK293T细胞后，利用荧光共定位实验和免疫印迹实验分析不同工程化蛋白的线粒体靶向性呈递效果。结果显示，相比单端添加MLS的eGFP和Cas9蛋白，双端MLS改造均显著提高了工程化蛋白的线粒体靶向性呈递效率。推测双MLS策略可增强工程化蛋白的线粒体靶向性，为以后开发高效的线粒体DNA编辑工具奠定了理论基础。

先天免疫反应在维持机体稳态中扮演关键角色，其启动与先天免疫细胞表面的模式识别受体或损伤相关分子密切相关。CD209作为巨噬细胞或树突状细胞表面的模式识别受体，在免疫功能中具有重要作用。然而，目前尚不清楚CD209在体内对先天免疫细胞如巨噬细胞、中性粒细胞的影响。本研究通过多序列比对和系统进化树构建，发现斑马鱼(Danio rerio)中存在3个与人CD209同源的基因，分别是cd209(Ensembl ID：ENSDARG00000029461)、zgc:174904(Ensembl ID：ENSDARG00000059049)和si:dkey-187i8.2(Ensembl ID：ENSDARG00000096624)。与Ensembl数据库中的cd209和si:dkey-187i8.2基因相比，zgc:174904在序列上与人CD209更为相似。通过整体原位杂交和荧光共定位实验，本研究发现zgc:174904主要在巨噬细胞表达。进一步通过morpholino敲低实验，结果显示，敲低zgc:174904会导致M1型巨噬细胞相关基因的上调以及成熟中性粒细胞数量的减少，表明zgc:174904在功能上与CD209更为相似。本研究结果不仅揭示了CD209在调控巨噬细胞功能和中性粒细胞发育中的潜在作用，还为先天免疫机制的研究提供了重要的线索。

GULP1是一种含磷酸化酪氨酸结合(phosphotyrosine-binding，PTB)结构域的吞噬衔接蛋白，已有的研究表明它可促进脂肪细胞3T3-L1的糖摄取。为进一步挖掘GULP1下游关键的代谢相关差异基因，本研究对过表达GULP1的脂肪细胞和骨骼肌细胞进行转录组分析，然后对表达异常基因进行生物信息学分析，并通过实时荧光定量PCR (real-time fluorescent quantitative PCR，qRT-PCR)与转录组测序进行相互验证。 结果表明：以P<0.05和|Log₂Foldchange|≥1为阈值筛选差异表达基因，发现与对照细胞相比，过表达GULP1的脂肪细胞中有278个上调基因和263个下调基因，与代谢相关的GO (Gene Ontology)条目包括胆固醇生物合成过程、胆固醇代谢过程、对脂多糖的反应、脂质代谢过程等，有52个代谢相关差异表达基因富集到10条KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路，其中脂质代谢被高度富集；过表达GULP1的骨骼肌细胞有280个上调基因和302个下调基因，与代谢相关的GO条目包括激素代谢过程、对脂多糖的反应、单碳代谢过程等，有86个代谢相关差异表达基因富集到10条KEGG通路，其中氨基酸代谢、脂质代谢、碳水化合物代谢被高度富集。GULP1的生物学功能涉及广泛，包括脂代谢、肿瘤等方面。本研究通过转录组学以及生物信息学分析，筛选出GULP1下游关键的代谢相关差异基因，获得了过表达GULP1后的代谢相关差异基因及信号通路，为今后GULP1下游靶基因的研究提供了重要的理论依据。

肿瘤微环境(tumor microenvironment，TME)中T细胞亚群的组成和肿瘤特异的T细胞互作促进了乳腺癌异质性的形成。此外，肿瘤的异常代谢通常与T细胞的抗肿瘤免疫功能失调关联密切，识别影响免疫细胞互作的关键代谢基因能够为乳腺癌治疗提供潜在靶点。本研究利用乳腺癌单细胞转录组数据，重点研究了乳腺癌发展过程中肿瘤特异性T细胞亚群及其互作子网，进一步评估肿瘤特异性激活的T细胞亚群的代谢通路活性。结果显示，肠促胰岛素的合成、分泌和失活的代谢通路以及果糖分解代谢通路显著影响了多个T细胞亚群的互作。整合肿瘤中T细胞显著上调以及影响互作的代谢通路，依此筛选出核心T细胞互作相关的异常代谢基因，并进一步构建乳腺癌风险评估模型。利用异常代谢显著相关预后基因表达谱与药物IC50值预测靶向药物，最终获得潜在靶向药物GSK-J4、PX-12等。本研究整合分析乳腺癌微环境中T细胞互作的重塑与代谢通路异常在癌症恶性进展中的作用，为新型乳腺癌抗癌疗法提供线索。

菊科(Asteraceae)是真双子叶植物的一大类，具有复杂的头状花序，目前对其花发育的分子调控机制还知之甚少。APETALA1(AP1)属于MADS-box基因家族，在植物成花诱导和花器官发育中具有关键作用。本研究对欧洲千里光(Senecio vulgaris)AP1同源基因SvAP1-5进行了生物信息学及组织特异性表达分析，并基于VIGS技术创建了SvAP1-5基因沉默植株，并在龙葵(Solanum nigrum)中过表达SvAP1-5，对其功能进行了初步探讨。生物信息学分析结果表明，SvAP1-5基因具有典型的MADS-box和K-box结构，C末端含有FUL基序和paleoAP1基序，属于euFUL分支的AP1类基因。qRT-PCR结果表明，SvAP1-5在苞片、花瓣和心皮中均有表达，其中在心皮内较高表达。与对照相比，SvAP1-5基因沉默导致花瓣不规则裂开，柱头分裂增加，心皮发育不良。而SvAP1-5过表达龙葵植株的果实发育异常，出现类似果实细胞的增生组织。综上所述，在欧洲千里光花发育过程中，SvAP1-5基因可能参与花瓣和心皮的发育，并发挥着重要作用。

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是重要的油料作物之一，但是其种植效益在西北地区经常受到干旱等环境逆境的影响。脱落酸(abscisic acid，ABA)信号通路在植物对非生物胁迫的响应与耐受中具有重要作用，而ABFs/AREBs(ABA-responsive element binding factors/ABA-responsive element binding proteins)是调控ABA响应基因表达的核心转录因子。为了解析油菜响应逆境的关键转录因子，本研究首先对甘蓝型油菜转录因子BnaABI5(abscisic acid insensitive 5)进行了亚细胞定位、逆境响应及组织器官表达的检测、转录活性分析以及与激酶BnaMPKs(mitogen-activated protein kinases)的互作筛选。结果显示：BnaABI5-GFP融合蛋白定位于细胞核，该基因响应干旱逆境且主要在油菜的根中表达，并且在酵母体系中呈现出一定的转录激活活性；随后利用烟草瞬时表达体系发现BnaABI5能够激活靶标基因EM6(early methionine-labeled 6)的启动子活性。通过双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation，BiFC)及酵母双杂交(yeast two-hybrid，Y2H)实验，发现BnaABI5与BnaMPK6及BnaMPK13互作。本研究初步探索了转录因子BnaABI5的表达特征及与BnaMPKs的互作，对于深入理解BnaABI5的功能具有一定的指导意义。

在哺乳动物细胞中，利用同源引导修复(homology-directed repair，HDR)机制的基因编辑策略能够实现精准的点编辑和敲入，但是HDR的低效性严重制约了该策略在精准医疗和分子设计育种中的应用。鉴于HDR机制所需的供体DNA模板不能自主募集到基因组双链断裂(double-stranded break，DSB)处，本课题组提出了供体适配系统(donor adapting system，DAS)的概念并开发出CRISPR/SpCas9-Gal4BD供体适配基因编辑系统。由于SpCas9蛋白分子较大，与Gal4BD适配器结合不利于表达、病毒载体包装及活体递送等过程，因此本研究进一步采用两种小型化Cas蛋白——路邓葡萄球菌(Staphylococcus lugdunensis)源SlugCas9变体SlugCas9-HF与氨基酸球菌(Acidaminococcus sp.)源AsCas12a，开发了新型的CRISPR/Gal4BD-SlugCas9和CRISPR/Gal4BD-AsCas12a供体适配基因编辑系统。通过SSA活性报告实验初步证明了Gal4BD与SlugCas9、AsCas12a N-端融合对其打靶活性影响较小。通过HDR效率报告实验进行功能验证并优化供体设计方案，结果表明：对于CRISPR/Gal4BD-AsCas12a DAS，适配器结合序列(binding sequence，BS)与供体5′-端融合(BS-dsDNA)效果较好；对于CRISPR/Gal4BD-SlugCas9 DAS，则BS与供体3′-端融合(dsDNA-BS)较佳。最终，利用CRISPR/Gal4BD-SlugCas9 DAS对HEK293T细胞中的EMX1、NUDT5、AAVS1三个基因位点分别实现了24%、37%、31%的精准编辑，相比对照组得到了显著提高。本研究为供体适配基因编辑系统的进一步优化提供了参考和借鉴，为后续动物分子设计育种应用研究提供了新的基因编辑工具。

减数分裂特异性调控分子Moa1定位到着丝粒受到动粒蛋白CENP-C的调控，同时Moa1参与黏连蛋白Rec8介导的着丝粒区域姐妹染色单体的黏连。为了研究这些蛋白质之间的相互作用，本研究利用酵母双杂交实验(yeast two-hybrid assay)测定分析了Moa1和CENP-C、Rec8之间的相互作用，并通过在Moa1中定点突变鉴定了与CENP-C和Rec8相互作用所需的一些氨基酸残基。实验结果表明，Moa1和CENP-C的相互作用对于Moa1参与调节姐妹动粒的单极附着很重要。然而，双杂交实验中与Rec8相互作用所需的Moa1的S143和T150突变没有显示出Moa1或Rec8功能的显著缺陷。这表明氨基酸残基的突变可能不足以干扰体内Moa1和Rec8之间的相互作用，需要进一步的研究来确定Moa1和Rec8的相互作用域。本研究揭示了影响减数分裂同源染色体分离的Moa1氨基酸位点，为减数分裂的染色体分离机制提供更深入的理解。

我国地方鸡品种资源丰富，且在长期的选择进化过程中形成了各异的种质特性。科学评估群体遗传多样性，明确品种间遗传结构，对地方鸡品种资源的保护与创新利用具有重要价值。为了评估23K SNP芯片“酉芯一号”在地方鸡遗传多样性和遗传结构分析中的应用效力，本文利用RADseq鉴定21个地方鸡种基因组遗传变异，并研发23K芯片“酉芯一号”。基于两组SNP数据集计算各品种的遗传统计量，开展相关性、拟合及系统发育分析，以评估芯片的应用效力。结果表明，基于两组SNP数据集计算的观察杂合度(Ho)、多态信息含量(PIC)、近交系数(F_ROH)和遗传分化系数(Fst)，在21个地方鸡种中趋势基本一致。琅琊鸡(LA)、瓢鸡(PJ)、文昌鸡(WC)的遗传多样性较为丰富；边鸡(BJ)、狼山鸡(LS)、固始鸡(GS)、东乡绿壳蛋鸡(DX)和北京油鸡(BY)的遗传多样性相对匮乏，两组Ho、PIC、F_ROH和平均Fst的相关系数分别为0.794、0.901、0.926和0.984，均达到极显著水平(P<0.01)，且拟合度较高(P<0.001)，R²分别为0.644、0.827、0.916和0.927。针对两组SNP数据集，采用邻接法(NJ)和极大似然法(ML)构建的进化树较为合理，将21个地方鸡种总体上分为6大类，与品种的形成历史和地理分布相吻合；23K芯片对5个新增品种亦实现有效聚类，没有出现个体偏离。利用不同密度的SNP估算遗传统计量会存在一定差异，需要进行数据和分析方法的标准化，23K芯片在地方鸡遗传多样性和结构分析中具有较好的效力。

品种分类是畜禽品种遗传资源保护和利用的基础，传统分类方法主要依赖于体型外貌特征判断，但因分类指标不易量化，故难以区分相似度较高的品种。机器学习算法在利用基因组信息进行品种分类方面显示出独特优势。为了探索最适合于中国牛品种的分类方法，本研究使用7个地方品种共213头牛的基因组SNP数据，对比了F_ST值排序筛选、mRMR、Relief-F三种SNP选择方法和随机森林(Random Forest, RF)、支持向量机(Support Vector Machine, SVM)、朴素贝叶斯(Naive Byes, NB)三种不同机器学习算法对品种分类准确性的影响。结果表明：1)使用F_ST方法筛选1500个以上SNP，或使用mRMR算法筛选1000个以上SNP，SVM分类算法可以达到99.47%以上的分类准确率；2)分类效果最好的算法是SVM算法，其次是NB算法，而最好的SNP选择方法是F_ST和mRMR算法，其次是Relief-F；3)品种错误归类情况常出现在相似性较高的品种间。本研究显示机器学习分类模型结合基因组数据是对牛地方品种鉴别的有效方法，为我国牛品种的快速准确分类提供了技术依据。

无义介导的mRNA降解途径(nonsense-mediated mRNA decay，NMD)是细胞内一种关键的RNA质量控制途径，能够有效的降解细胞内错误的mRNA，以保持细胞内部环境的稳定与健康。本研究通过CRISPR/Cas9及amiRNA技术获得水稻NMD途径相关基因UPF1、UPF1-like、UPF2、UPF3的敲除或敲低型突变体，结合转录组测序和表型观察，探究NMD途径缺陷对水稻基因表达及可变剪接(alternative splicing，AS)的影响。研究结果表明，NMD途径为水稻正常生长所必需，部分缺陷也会造成株高、花粉活力等表型不同程度的变化。对基因表达的分析显示，NMD途径缺陷影响的基因大多表达上调，且ko-upf1-like和kd-upf1对基因表达的影响大于kd-upf2和kd-upf3。具体而言，NMD途径缺陷在水稻中引发了防御反应相关基因表达量的上升及次生代谢相关基因表达量的下降，且在60天龄早衰突变体中影响的基因更为广泛。转录组分析显示，不同的NMD途径相关基因缺陷均改变了数百个可变剪接，这些存在差异可变剪接的基因多与可变剪接调控通路相关，约有一半在不同突变体中共享，且大量富集了NMD靶标的特征。NMD途径能够通过影响可变剪接形式，改变转录本丰度等多种形式，调控防御反应和衰老等通路基因的表达，在水稻维持正常生理功能的过程中有着重要作用。

在减数分裂过程中，黏连蛋白(cohesin)在着丝粒区域定位出现缺陷时会导致一系列疾病的产生。黏连蛋白的正确定位离不开装载复合体Mis4-Ssl3的参与，现已知黏连蛋白在装载复合体的帮助下完成装载过程，但是其如何在着丝粒区域定位仍不清楚。基于已有研究报道黏连蛋白在着丝粒的定位由着丝粒蛋白的磷酸化介导，本研究从Sim4着丝粒蛋白复合体组分Fta2蛋白着手，通过生物信息学手段寻找潜在的磷酸化位点，在裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中构建了fta2-9A和fta2-9D突变体，并通过噻苯咪唑(thiabendazole，TBZ)敏感度测试和荧光显微定位对其表型进行检测。结果显示，Fta2蛋白的磷酸化对有丝分裂没有影响，但对减数分裂染色体分离存在影响。本研究表明Fta2的磷酸化对减数分裂非常重要，很可能与减数分裂特有的黏连蛋白定位有关。

在哺乳动物细胞中进行基因敲入通常采用同源定向修复(homology-directed repair, HDR)机制将外源DNA模板整合到目标基因组靶点中。然而HDR效率往往较低，其中外源DNA模板与目标基因组靶点的共定位是关键限制因素之一。为提高CRISPR/Cas9系统介导的HDR效率，本团队及前人研究将不同接头蛋白与SpCas9蛋白融合表达，利用其与特异性DNA序列结合的特性，构建了多种CRISPR/SpCas9供体适配基因编辑系统。为了便于比较、优化不同CRISPR/Cas9供体适配系统，本研究利用这些系统在HEK293T细胞GAPDH和ACTB基因末位外显子3′-端进行了eGFP基因敲入，并采用了优化的供体DNA模板设计方式，通过PCR和Sanger测序检测敲入的准确性，流式细胞分析进行敲入效率的检测。结果表明，将yGal4BD、hGal4BD、hLacI、hTHAP11和N57等接头蛋白与SpCas9蛋白C-端融合对其活性均无显著性影响；在GAPDH位点上，SpCas9融合yGal4BD、hGal4BD、hLacI和hTHAP11的供体适配系统等均能显著提高敲入效率；在ACTB位点上，SpCas9融合yGal4BD和hGal4BD能显著提高敲入效率；且增加供体DNA模板中的结合序列(binding sequence, BS)数量，有利于提高SpCas9-hTHAP11系统介导的敲入效率。总之，本研究比较并优化了不同的CRISPR/Cas9供体适配基因编辑系统，为后续相关的基因编辑应用研究提供了参考和借鉴。

甲硝唑(metronidazole，MTZ)是临床常用的抗感染药物，同时在科学研究中被用作细胞靶向消融系统的前体药物，具有极高的应用价值。但MTZ会引起一定程度的神经毒性症状，目前临床及科研使用过程中也缺乏规避其毒性的有效手段，这在一定程度上限制了其应用。因此，探究MTZ引起神经症状的具体机制并探讨应对措施将更大程度地发挥MTZ的实用价值。本研究利用斑马鱼(Danio rerio)脊髓损伤再生模型确认了MTZ的神经毒性导致斑马鱼中枢神经系统轴突再生障碍，通过在斑马鱼中枢神经系统中过表达il34消除了MTZ对轴突再生的抑制，并证明了这种抗MTZ神经毒性的促再生作用不是由白细胞介素34 (interleukin 34，Il34)趋化的过量巨噬细胞/小胶质细胞所介导。通过转录组测序分析组间差异表达基因的GO富集分析发现，Il34通过促进细胞间的黏附和细胞定位等生物学过程抗MTZ神经毒性从而促进脊髓损伤修复。综上所述，本研究揭示了MTZ神经毒性的可能原因，为消除MTZ毒性提供了一个新的视角。

JNK信号通路参与并调控了一系列重要的生理活动，包括细胞增殖、分化、迁移、凋亡及应激反应等，其失调与发育缺陷和肿瘤等多种重大疾病的发生与发展密切相关。筛选鉴定JNK信号通路的新成员，丰富完善该通路网络，对预防和治疗相关癌症具有重要的科学意义和临床价值。本研究利用模式动物果蝇(Drosophila)，结合遗传学、发育生物学、生物化学和分子生物学等手段，探究了Tip60与JNK信号通路的互作关系，并揭示了其调控机制。结果表明，Tip60的乙酰基转移酶功能缺失导致JNK信号通路激活，并能诱发JNK依赖的细胞凋亡；遗传上位性分析实验表明，Tip60作用于JNK蛋白的下游，与转录因子FOXO平行；生化结果证明Tip60可以结合FOXO，并将其乙酰化。在果蝇中引入人Tip60，发现其能够很好地挽救果蝇JNK信号激活造成的细胞凋亡表型，证明Tip60对JNK信号的调控从果蝇到人高度保守。本研究进一步完善了JNK信号网络，揭示了Tip60在JNK依赖的细胞凋亡中的作用及机制，为相关癌症的预防和治疗提供了新的思路和潜在的药物靶点。

Ssu72磷酸酶是酵母裂解/多聚腺苷化因子(cleavage/polyadenylation factor, CPF)复合物的组成成分，可以催化RNA聚合酶II的C末端结构域(C-terminal domain, CTD) S5-P、S7-P的去磷酸化。后又有研究指出Ssu72磷酸酶参与有丝分裂过程中染色体凝聚力的调控。为进一步明确Ssu72磷酸酶是否会影响裂殖酵母减数分裂过程中染色体的分离，本研究利用绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)标记着丝粒、红色荧光蛋白标记微管蛋白Atb2，并在荧光显微镜下实时观察ssu72∆细胞的整个减数分裂染色体分离过程。结果表明，ssu72∆细胞在减数第二次分裂中后期发生纺锤体交叉，并且这种纺锤体的交叉产生了一种新型的孢子排布缺陷模式。本研究为高等生物中磷酸酶Ssu72的研究提供重要的借鉴意义。

Lesch-Nyhan综合征(Lesch-Nyhan syndrome，LNS)是一种先天性的嘌呤代谢缺陷病，次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine phosphoribosyltransferase，HPRT)是其主要致病基因，临床特征表现为尿酸分泌过多、痛风、肾结石及肾脏损伤等，目前致病机制尚未被完全阐明且无有效治愈手段。动物模型在疾病致病机理研究和治疗方式探索中发挥着重要功能。本研究采用高效的CRISPR/Cas9基因编辑技术和显微注射的方式敲除家兔(Oryctolagus cuniculus)HPRT基因建立了LNS家兔模型，以期能更好的模拟该疾病的表型。首先针对兔HPRT基因第3外显子设计一条sgRNA，将体外转录的sgRNA和Cas9 mRNA共注射到兔受精卵中，注射后的胚胎移植到代孕母兔子宫中，待仔兔出生后对其基因型及表型进行鉴定与分析。共出生4只仔兔(分别编号为R1、R2、R3和R4)，测序结果显示4只仔兔都产生了不同程度的基因修饰，基因编辑效率达100%，其中R4仔兔T载体测序结果在基因编辑靶点未检测到野生型序列。通过6-硫代鸟嘌呤(6-Thioguanine，6-TG)药物测试，证明R4仔兔HPRT酶活性缺失；肾组织HE染色发现4只仔兔表现出肾小球炎细胞浸润、集合管脱落等肾脏损失。本研究成功设计了1条能够敲除家兔HPRT基因的sgRNA，并采用CRISPR/Cas9基因编辑技术和显微注射方式成功构建了HPRT基因修饰家兔，为研究LNS综合征致病机制和治疗方式提供了新的非啮齿类动物模型。

内蒙古绒山羊是经过长期自然选择和人工选育后形成的优良家畜品种，是目前世界一流的绒肉兼用山羊。多性状动物模型被认为可以显著提高畜禽遗传评估的准确性，实现性状间的间接选择。本文基于内蒙古绒山羊个体的系谱、基因型、环境以及早期生长性状的表型记录，建立多性状动物模型，利用ABLUP、GBLUP、ssGBLUP三种方法进行早期生长性状(初生重、断乳重、断乳前平均日增重、周岁重)遗传参数及基因组育种值的估计，进一步利用五倍交叉验证方法评价基因组育种值估计准确性和可靠性。结果显示，3种方法估计的初生重遗传力为0.13~0.15，断乳重遗传力为0.13~0.20，日增重遗传力为0.11~0.14，周岁重遗传力为0.09~0.14，均属于中等偏低遗传力；断乳重和日增重、日增重和周岁重之间存在强的正遗传相关，相关系数分别为0.77~0.79和0.56~0.67，表型相关发现同样的规律；ABLUP、GBLUP和ssGBLUP法估计的初生重育种值准确性分别为0.5047、0.6694、0.7156，断乳重分别为0.6207、0.6456、0.7254；日增重分别为0.6110、0.6855、0.7357，周岁重分别为0.6209、0.7155、0.7756。综上所述，内蒙古绒山羊早期生长性状属于中等偏低遗传力，对其进行遗传选育改良速度相对较慢；通过对断乳重的选择可以实现其他生长性状的遗传改良；ssGBLUP方法估计内蒙古绒山羊早期生长性状基因组育种值的准确性和可靠性均最高，且显著高于ABLUP法，说明该方法是内蒙古绒山羊早期性状基因组选育的最佳方法。

近年来，法医实践中复杂案件数量逐渐增多，需要联合使用短串联重复序列(short tandem repeat, STR)、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNP)、插入缺失多态性(insertion/deletion polymorphism, InDel)、微单倍型(microhaplotype, MH)等不同类型的遗传标记，为案件提供更多的参考信息。本研究筛选了24个常染色体STR(autosomes STR, A-STR)、24个Y染色体STR(Y-STR)、110个A-SNP、24个Y-SNP、9个A-InDel、1个Y-InDel、8个MH和Amelogenin共201个遗传标记，建立二代测序检测体系HID_AM Panel v1.0。根据DNA 分析方法科学工作组(Scientific Working Group on DNA Analysis Methods，SWGDAM)的验证指南，对该体系的重复性、准确性、灵敏度、对降解样本的适用性、物种特异性、抗抑制性等指标进行评估。本体系分型结果与基于毛细管电泳方法检测的48个STR和Amelogenin结果完全一致，与ForenSeq™ DNA Signature Prep Kit重合的79个SNP分型结果完全一致；当DNA加入量不低于200 pg时可获得全部等位基因分型结果；当检测降解指数大于15.87的模拟降解样本时，检出成功率明显高于GlobalFiler^TM PCR扩增试剂盒；当体系内血红素浓度不高于40 µmol/L、靛蓝浓度不高于2 mmol/L、或腐殖酸浓度不高于15 ng/µL时，扩增无明显抑制；鸭、鼠、牛、兔、鸡的DNA特异性扩增较少；常规样本中STR检出率达99.74%，SNP、InDel、MH全部检出。综上所述，本研究建立的检测体系具有较高的准确性、灵敏度、物种特异性和抗抑制性，适用于降解样本的个体识别。

中性粒细胞发生是一个高度有序且被精密调控的过程，造血相关转录因子在其中起着关键作用。造血相关转录因子通过与其辅因子相互作用或转录因子之间相互作用形成复杂的调控网络，调控网络的异常可导致白血病的发生。目前参与该过程的转录因子有几十种，它们的结构与功能被广泛研究，但对转录因子之间调控关系的研究则相对缺乏。人PU.1和cMYB参与中性粒细胞发生的多个阶段且它们的异常通常与血液疾病相关，但目前对于在体情况下两者之间是否存在调控关系以及如何相互作用尚不明确。本研究利用cMyb过表达(cmyb^hyper)和Pu.1缺陷(pu.1^G242D/G242D)的斑马鱼模型，通过整体原位杂交、qRT-PCR、荧光报告系统以及拯救实验检测中性粒细胞发育过程中Pu.1和cMyb的相互作用关系。结果显示，在pu.1^G242D/G242D突变体中，中性粒细胞的cmyb表达量显著升高，而在cmyb^hyper中，中性粒细胞的pu.1表达量则无明显变化。进一步在 pu.1^G242D/G242D 突变体中注射MO (morpholino)来降低cmyb的表达，并使用SB以及BrdU染色检测中性粒细胞的数量和增殖情况，发现cmyb的敲低可以拯救突变体中中性粒细胞异常增生的表型。这些结果表明，在中性粒细胞发育过程中Pu.1可以负调控cMyb的表达量。最后，本研究通过构建多位点突变质粒和荧光报告系统，证实了Pu.1能够直接结合在cmyb启动子+72 bp位点，从而负调控其表达。综上所述，本研究明确了Pu.1可以通过调控cmyb的表达参与中性粒细胞的发育，为理解两者之间调控关系及其在疾病中的作用提供了新的线索。

我国大豆对外依赖度高，加速提高大豆产量是目前亟需解决的问题。利用杂种优势是大幅提高作物产量的有效途径之一，近年来基于隐性核不育基因开发的智能雄性不育系统，为快速利用大豆杂种优势提供了可能。但是，大豆雄性不育基因研究相对滞后。本研究基于课题组大豆花器官转录组数据，筛选到在大豆早期花药中优势表达基因GmFLA22a，编码含有FAS1结构域的成束状阿拉伯半乳糖蛋白，亚细胞定位表明其可能在内质网中发挥功能。利用基因编辑技术获得Gmfla22a突变体，突变体植株在营养生长阶段与对照组相比没有明显差异，但在生殖生长阶段表现为结实率显著降低。Gmfla22a突变体花粉活力和花粉萌发率均无明显异常，组织切片并染色观察发现，突变体植株花药室壁增厚，花粉粒释放延迟、不完全，这可能是导致Gmfla22a结实率降低的原因。综上，本研究初步揭示GmFLA22a可能参与调控大豆雄性育性，为深入揭示其分子功能提供重要遗传材料，同时为大豆杂种优势利用提供基因资源和理论依据。

为了解糜子(Panicum miliaceum L.) GRF (growth-regulating factor)基因家族成员全基因组信息及其在营养生长阶段分生组织中的表达特征，本研究通过生物信息学和转录组测序相结合的方法，分析了糜子GRF基因家族成员的染色体分布、基因结构、系统进化关系、顺式作用元件及其在营养器官茎分生组织中的表达特征。结果表明：糜子GRF基因家族包含21个成员，家族成员含有1~4个内含子和2~5个外显子，编码蛋白长度为224~618个氨基酸，等电点为4.93~9.69；PmGRF基因不均等分布于12条染色体上，除PmGRF13定位于细胞核和叶绿体外，其余均定位于细胞核。系统进化分析显示，糜子21个GRF基因分为4个亚族(A、B、C和D)。顺式作用元件分析表明，在糜子GRF基因上游2000 bp序列中，普遍存在数目不等、种类不同的参与光响应、激素响应、干旱诱导、低温和其他环境胁迫响应的顺式作用元件。对糜子高秆品种陇糜12号和矮秆品种张778拔节期节间和节部分生组织分别取样进行转录组测序及qRT-PCR分析，结果发现：PmGRF3、PmGRF12在矮秆品种张778中表达量显著高于高秆品种陇糜12号，而PmGRF4、PmGRF16和PmGRF21的表达特征与之相反；PmGRF2和PmGRF5在张778节间分生组织中的表达量显著高于陇糜12号，其余GRF基因不表达或差异表达不显著，表明PmGRF2、PmGRF3、PmGRF4、PmGRF5、PmGRF12、PmGRF16和PmGRF21等7个基因与糜子株高的形成相关。

磷酸丙糖异构酶缺乏症(triosephosphate isomerase deficiency，TPI DF)是一种严重的多系统退行性疾病，通常表现为溶血性贫血、神经肌肉功能障碍和易感染，患者多于起病5年内死亡。目前尚不清楚TPI DF的具体发病机制，缺乏有效的临床治疗方法。本研究选取TPI DF患者中最常见的突变位点TPI1^E105D，构建了表达人源性TPI1^E105D(hTPI1^E105D)的转基因斑马鱼(Danio rerio)模型[Tg(Ubi:TPI1^E105D-eGFP)]。功能分析表明，过表达TPI1^E105D影响红系及髓系细胞发育、导致神经以及肌肉发育异常。综上所述，本研究构建了磷酸丙糖异构酶缺乏症的斑马鱼疾病模型，并能够复现TPI DF患者的大部分临床表型，该模型为后续研究TPI DF的发病机制及药物筛选提供了新的实验动物模型。

特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是一种致病原因不明、进行性、慢性不可逆的间质性肺疾病。为探讨富含亮氨酸重复蛋白15(leucine-rich repeat-containing protein 15，LRRC15)在IPF的作用及调节机制，本研究构建了博来霉素(bleomycin，BLM)诱导的小鼠肺纤维化和A549细胞损伤模型，检测了LRRC15的表达变化。转染siLRRC15后分别采用MTT、GFP-RFP-LC3双荧光标记系统和免疫印迹等方法检测了细胞活性和自噬的变化。结果表明：BLM处理后，小鼠肺组织和A549细胞中LRRC15表达显著上调；将设计和合成的siLRRC15转入A549细胞，LRRC15的表达极显著降低，可以部分恢复BLM引起的细胞损伤；BLM处理A549细胞后，LC3-II和P62蛋白呈现上升的趋势；GFP-RFP-LC3双荧光标记检测发现，BLM处理后自噬体数量明显增多；进一步用siLRRC15处理A549细胞后发现，自噬关键蛋白LC3-II、ATG5、ATG7的表达增加，P62蛋白表达下调，自噬流的强度增加。以上研究结果说明LRRC15是IPF中上皮细胞损伤的指示剂，可能通过调节自噬参与纤维化过程中的调节，本研究为进一步阐明IPF的机制提供了必要的理论依据。

汉族是中国人口最多的民族，现有研究多集中于汉族人群的起源、迁徙、融合等遗传历史，以及局部地区汉族人群的父系遗传关系，鲜有全局视角下的汉族人群父系遗传结构研究。本研究检测了362份青海、四川和辽宁的汉族无关男性样本，整合已发表文献相关数据，最终获得了国内15个省份16个汉族人群1830人份样本，覆盖89个Y-SNP、16个Y-STR的数据。通过统计Y-SNP单倍群频率、Y-STR单倍型多样性，使用主成分分析(principal component analysis, PCA)、系统发育树、单倍型网络等分析，综合Y-SNP和Y-STR两个反映不同时间尺度的遗传标记，研究不同地区汉族人群之间的遗传分化、汉族人群与其周边少数民族的遗传关系。单倍群频率统计结果显示单倍群O-M175是汉族人群主体单倍群(青海汉族60.53%~广东汉族92.7%)，其下游亚单倍群呈现地域差异化分布。单倍群O2-M122高频分布于各地汉族，总体分布趋势北高南低；单倍群O1b-M268分布频率由南向北递减，尤其在岭南地区汉族人群中分布显著；单倍群O1a-M119在中部汉族人群中分布频率较高。汉族人群遗传结构研究表明，其主要分为北部、中部及南部三个聚类簇，其中青海汉族与其他地区汉族存在一定的遗传分化。在合并少数民族的遗传关系研究中，汉族人群彼此之间遗传关系更紧密，但北部汉族与回族遗传关系更近，而南部汉族则与仡佬族、黎族遗传关系更近。总之，本文基于89个Y-SNP和16个Y-STR，系统地研究了中国不同地域的汉族人群的单倍群分布、遗传亚结构及其与周边少数民族的遗传关系，为群体遗传学、法医遗传学补充理论依据，为Y染色体的法医学应用提供数据支撑。Y-SNP单倍群结合Y-STR单倍型对于分析汉族人群遗传亚结构以及法医学应用具有重要作用。

组蛋白去甲基化酶(histone demethylase，HDM)是生物生长过程中的重要调节因子之一，在植物的生长发育和环境适应过程中发挥着重要的调控作用。本研究通过生物信息学方法对甜瓜(Cucumis melo L.) HDM基因家族进行了鉴定，并通过转录组数据检测了其成员在甜瓜组织的表达特性。结果显示，在甜瓜基因组中鉴定得到了20个CmHDM基因，在各条染色体上非均匀分布；其成员可以分成LSD1和JmjC两大类，而JmjC类群又可划分为5个亚群，各类群成员数量不等；种内和种间的共线性关系显示，甜瓜HDM基因仅存在一对片段重复，与番茄(Solanum lycopersicum) HDM基因共线性区域较多，亲缘关系较近；各成员所含保守结构域数量不等，且外显子和内含子在数量上有所差异；在启动子区域存在多种与激素和环境信号响应的顺式作用元件，表达特性分析显示各基因成员在甜瓜雄花、雌花、根、茎、叶、子房和成熟果实中均存在不同程度的表达。这些结果将有助于更好地理解HDM基因的潜在功能以及它们在参与调节甜瓜生长发育和环境自适中可能发挥的作用。

六倍体小黑麦是普通小麦品种遗传改良的重要基因资源，可以拓宽小麦的遗传基础。本研究以六倍体小黑麦为供体向普通小麦转移黑麦染色质，以探明六倍体小黑麦×六倍体小麦杂交、回交后代的染色体遗传特性，为小黑麦种质材料的后续研究和利用奠定基础。以六倍体小黑麦16引171为母本，六倍体小麦川麦62为父本配制杂交及回交组合，利用非变性荧光原位杂交技术(non-denaturing florescence in situ hybridization，ND-FISH)对F₁、BC₁F₁和BC₁F₂植株进行细胞学跟踪鉴定。结果表明，杂种F₁回交结实率为2.61%；BC₁F₁植株2R染色体传递频率最高；BC₁F₂植株中黑麦染色体在后代的传递率为6R>4R>2R，小麦背景中5B-7B相互易位染色体在BC₁F₂植株中表现出严重偏分离。在BC₁F₁和BC₁F₂植株中观察到24种结构变异染色体，包括染色体片段、等臂易位染色体、易位染色体以及双着丝粒染色体，且部分BC₁F₂植株的种子表现粒长和千粒重均优于六倍体小麦亲本川麦62。因此，在利用六倍体小黑麦作为桥梁向普通小麦导入黑麦遗传物质时，应尽量采取多次回交的方式，使D组染色体迅速恢复，保证后代育性的恢复，同时关注染色体结构变异材料的潜在应用价值。

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是原发性肝癌的主要类型，是一种早期无明显症状、易发生转移、存活率低的恶性肿瘤。多聚嘧啶区结合蛋白1 (polypyrimidine tract binding protein 1，PTBP1)是一种重要的RNA结合蛋白，可诱导促癌剪接事件的发生。虽然PTBP1在肝癌细胞中的促癌功能已被证实，但是其介导的促癌可变剪接事件及作用机制尚未得到完全解析。本文利用免疫共沉淀联合质谱分析发现与PTBP1结合的蛋白复合体显著富集于编码成纤维细胞生长因子受体2 (fibroblast growth factor receptor 2，FGFR2)的基因可变剪接调控过程。通过RNA免疫共沉淀和定量PCR实验，证实PTBP1可显著下调肝癌细胞中FGFR2-IIIb异构体的水平，上调FGFR2-IIIc异构体的水平，促进FGFR2-IIIb向FGFR2-IIIc的异构体转换。随后，通过CCK-8、transwell和平板克隆实验，在肝癌细胞系HepG2和Huh7中评价了FGFR2-IIIb和FGFR2-IIIc的肿瘤生物学功能。结果显示FGFR2-IIIb发挥抑癌功能，而FGFR2-IIIc发挥促癌功能。机制研究证实，FGFR2-IIIb向FGFR2-IIIc异构体的转换显著促进肝癌细胞的上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transformation，EMT)及FGFR下游ERK和AKT信号通路的活化。本研究揭示了PTBP1促进肝癌进展的分子调控机制，为肝癌的防治提供了新的理论依据。

为了比较分析宁乡猪皮下脂肪(subcutaneous fat，SAF)和肌内脂肪(intramuscular fat，IMF)组织脂肪沉积的分子机制，本文利用RNA-seq技术鉴定和分析宁乡猪SAF和IMF组织中差异基因表达谱。选取6头250日龄健康状况良好、种内个体体重相近(约85 kg)的雄性宁乡猪为实验材料，采集SAF与IMF组织样品。通过对两个脂肪组织转录组测序并进行GO (Gene Ontology)功能注释及KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)信号通路富集分析，得到与脂肪沉积和脂质代谢相关的差异基因。为验证测序数据结果的可靠性，本研究随机选取6个差异基因进行qRT-PCR验证。结果表明，宁乡猪SAF和IMF组织中有2406个基因差异表达，其中1422个基因表达上调，984个基因表达下调。通过GO功能注释分析发现，差异表达基因主要通过参与类固醇生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成、甘油磷脂代谢及自噬途径等与脂质代谢相关途径，调控宁乡猪SAF和IMF的沉积。KEGG通路富集结果显示，差异基因主要富集在脂质结合、脂肪酸代谢过程、甘油酯代谢过程、脂类生物合成等与脂质代谢相关的生物学过程。qRT-PCR结果与测序结果一致，表明测序结果可靠。通过对宁乡猪SAF与IMF组织进行转录组测序以及生物信息学分析，筛选到TCAP、NR4A1、ACACA、LPL、ELOVL6、DGAT1、PRKAA1、ATG101、TP53INP2、FDFT1、ACOX1和SCD等基因与脂质代谢相关，这些基因可能在宁乡猪SAF与IMF组织中脂肪沉积和代谢过程发挥重要调控作用，对进一步研究宁乡猪脂肪沉积机制具有重要意义。