研究报告 栏目所有文章列表(按年度、期号倒序)
    一年内发表的文章 |  两年内 |  三年内 |  全部
Please wait a minute...
选择: 显示/隐藏图片
TPI缺乏症斑马鱼模型的构建及分析
孙飘, 李颖, 刘帆, 王璐
遗传    DOI: 10.16288/j.yczz.23-316
录用日期: 2024-02-22

基于Y-SNP和Y-STR揭示汉族人群父系遗传关系
朱信, 金鑫, 刘俊, 杨澜, 邹丽馨, 李彩霞, 黄江, 江丽
遗传    2024, 46 (2): 149-167.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-260
录用日期: 2024-01-26

摘要85)   HTML6)    PDF (1886KB)(74)   

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。

甜瓜HDM基因家族鉴定及特性分析
张治, 张婧, 张瑾, 哈斯阿古拉, 郝金凤
遗传    2024, 46 (2): 168-180.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-226
录用日期: 2023-10-25

摘要414)   HTML3)    PDF (3027KB)(294)   

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。

适用于降解样本的201个遗传标记检测体系的构建和验证
韩伟, 张庆珍, 杨静, 周喆
遗传    DOI: 10.16288/j.yczz.23-253
录用日期: 2024-01-31

糜子GRF转录因子全基因组鉴定及在茎分生组织中的表达特征
韦恒, 刘天鹏, 何继红, 董孔军, 任瑞玉, 张磊, 李亚伟, 郝子义, 杨天育
遗传    DOI: 10.16288/j.yczz.23-210
录用日期: 2024-01-26

六倍体小黑麦×六倍体小麦杂交后代中染色体遗传与结构变异鉴定
杨漫宇, 姚方杰, 杨足君, 杨恩年
遗传    2024, 46 (1): 63-77.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-212
录用日期: 2023-10-12

摘要147)   HTML2)    PDF (1842KB)(135)   

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。

PTBP1通过调控FGFR2的可变剪接促进肝癌的发展
陈昱颖, 张倩, 桂梦会, 冯岚, 曹鹏博, 周钢桥
遗传    2024, 46 (1): 46-62.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-224
录用日期: 2023-12-05

摘要168)   HTML4)    PDF (3107KB)(104)   

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-IIIbFGFR2-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-IIIbFGFR2-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-IIIbFGFR2-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。

宁乡猪皮下脂肪与肌内脂肪组织转录组差异分析
王芳, 张跃博, 蒋谦, 印遇龙, 谭碧娥, 陈家顺
遗传    2023, 45 (12): 1147-1157.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-131
录用日期: 2023-09-18

摘要349)   HTML11)    PDF (897KB)(167)   

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TCAPNR4A1ACACALPLELOVL6DGAT1PRKAA1ATG101TP53INP2FDFT1ACOX1SCD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。

丝状真菌Podospora anserina AA11家族裂解多糖单加氧酶基因的鉴定和功能研究
杜文珍, 李元敬, 吴佳玲, 陈思羽, 姜亮, 刘刚, 谢宁
遗传    2023, 45 (12): 1128-1146.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-223
录用日期: 2023-11-10

摘要97)   HTML9)    PDF (2305KB)(101)   

辅助活性蛋白家族(auxiliary activity family,AA family)中的裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenase, LPMO)能催化纤维素、几丁质和淀粉等多种难降解碳水化合物的氧化解聚。尽管目前对LPMO的酶学研究较多,但对LPMO基因失活的研究却鲜有报道。本研究利用同源重组方法定点敲除丝状真菌Podospora anserina中AA11家族的5个LPMO基因PaLPMO11A (Pa_4_4790)、PaLPMO11B (Pa_1_5310)、PaLPMO11C (Pa_2_7840)、PaLPMO11D (Pa_2_8610)和PaLPMO11E (Pa_3_9420),分别构建了单突变体ΔPaLPMO11A (ΔA)、ΔPaLPMO11B (ΔB)、ΔPaLPMO11C (ΔC)、ΔPaLPMO11D (ΔD)和ΔPaLPMO11E (ΔE),然后通过遗传杂交构建所有多基因突变体。通过在不同碳源培养基上的表型分析、DAB和NBT染色以及纤维素酶活测定分析野生型菌株与突变型菌株在生长速率、有性生殖、氧化应激和纤维素降解能力等方面的差异,揭示LPMO11基因在P. anserina菌株的生长发育和木质纤维素降解过程中的作用。实验结果表明,在不同纤维素碳源上,ΔBΔCΔE、ΔAΔBΔCΔE、ΔAΔCΔDΔE和ΔAΔBΔCΔDΔE突变型菌株的有性生殖能力降低,其余突变型菌株的孢子萌发效率、生长速率和生殖能力几乎没有差异。PaLPMO11家族5个基因的同时缺失,会导致菌株利用各种碳源的能力明显降低、生长速率降低、孢子萌发率降低、子实体数减少、部分子实体发育异常、寿命缩短和降解纤维素的能力显著下降,但仍有野生型45%以上的总纤维素酶活力。上述结果表明,LPMO11基因可能参与P. anserina的生长发育、有性生殖、衰老和纤维素降解过程。本研究为系统阐述丝状真菌P. anserina中木质纤维素降解的调控机制提供参考。

hsa_circ_0007460通过调节巨噬细胞的自噬和凋亡影响细胞内结核分枝杆菌的存活
章金怡, 何禹墨, 周晶雨, 翁术锋, 马慧霞, 林太玥, 徐颖
遗传    2023, 45 (11): 1039-1051.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-160
录用日期: 2023-09-18

摘要98)   HTML8)    PDF (1724KB)(69)   

环状RNA (circular RNA, circRNA)是一类缺乏5′-帽子和3′-poly(A)尾巴的非编码RNA,可以参与多种人类疾病的生物学过程。然而,对其在活动性肺结核(active pulmonary tuberculosis,ATB)中的诊断和功能价值却知之甚少。本研究旨在研究hsa_circ_0007460是否能作为ATB患者的潜在诊断生物标志物,并对其功能进行初探。通过实时荧光定量PCR (real-time quantitative fluorescent PCR,RT-qPCR)发现hsa_circ_0007460在32例ATB患者的外周血以及牛结核分枝杆菌的减毒株——BCG (bacillus Calmette-Guerin)感染的THP-1人源巨噬细胞中显著上调。受试者工作特征曲线(receiver operating curve, ROC)显示曲线下面积(the area under ROC curve, AUC)为0.7474,灵敏度76.67%,特异度78.13%。通过RNase R消化和放线菌素D抑制实验证实hsa_circ_0007460相较于其线性mRNA更加稳定,提示其有作为ATB的诊断生物标志物的潜力。通过蛋白质印迹(Western blot)、CCK-8 (cell counting kit-8)、平板计数、免疫荧光等实验表明hsa_circ_0007460能调控巨噬细胞凋亡和自噬。最后,通过生物信息学分析预测下游的miRNA和mRNA,构建了hsa_circ_0007460/hsa-miR-3127-5p/PATZ1轴。上述研究结果表明,hsa_circ_0007460在ATB患者外周血中显著上调,可以作为潜在的诊断生物标志物,且hsa_circ_0007460能促进巨噬细胞凋亡、抑制巨噬细胞自噬从而促进胞内BCG的存活。

糖尿病与非糖尿病患者社区获得性高毒肺炎克雷伯菌肝脓肿临床及病原学特征比较
叶静, 王媛, 熊璐颖, 肖永红
遗传    2023, 45 (11): 1052-1061.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-167
录用日期: 2023-09-29

摘要86)   HTML3)    PDF (655KB)(63)   

高毒力肺炎克雷伯菌(hypervirulent Klebsiella pneumoniae,HvKP)造成侵袭性感染已在全球范围内被广泛报道,其感染者主要集中在患有糖尿病(diabetes mellitus,DM)、慢性肝病等基础疾病的社区人群,且容易发生全身迁徙性感染。本研究收集了本院2013年1月~2018年12月社区获得性肺炎克雷伯菌肝脓肿患者377名,男性占65.8%,其中49.6%有DM。DM患者易发生眼部及中枢神经系统(central nervous system,CNS)感染,治疗过程中更需要持续的局部脓肿引流,其中血糖控制差的患者继发血流感染(bloodstream infections,BSI)的比率更高。共获得HvKP菌株219株,K1/K2血清型占总数81.7%,K2型患者发生BSI的比率高于K1型。PCR检测结果表明,毒力基因(rmpAareokfuallSiroNmagAugewcaG)在K1/K2型菌株的携带率明显高于non-K1/K2型,ST23和ST65是最常见的多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST),分别属于K1及K2血清型。另外收集35株经典肺炎克雷伯菌(classic Klebsiella pneumoniae,cKP),其血清分型主要以非K1/K2型为主。HvKP的毒力基因携带率及黏性程度明显高于cKP,前者造成的原发性肝脓肿患者易出现多组织器官感染,但对除氨苄西林以外的临床常用抗菌药物表现出更高敏感性,经过有效的治疗,患者的总体预后较好。本研究对社区获得性高毒肺炎克雷伯菌的病原学特征进行分析,并结合患者临床特征进行阐述,可对临床及科研工作起到一定参考价值。

两起发热伴血小板减少综合征聚集性疫情流行病学及病原学分析
杨鑫, 武永祥, 冷昱, 李佳宸, 王超杰, 袁义美, 王震, 张兰, 黎浩, 刘玮
遗传    2023, 45 (11): 1062-1073.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-176
录用日期: 2023-09-29

摘要119)   HTML0)    PDF (1744KB)(77)   

发热伴血小板减少综合征(severe fever with thrombocytopenia syndrome, SFTS)是一种新发传染病,主要通过蜱虫叮咬传播,其病原体为发热伴血小板减少综合征病毒(severe fever with thrombocytopenia syndrome virus, SFTSV)。人际传播引发的SFTS聚集性疫情在国内外均有报道,人们重点关注了人际传播的感染途径,然而SFTS聚集性疫情和病毒基因型之间的相关性研究却未见报道。本文主要报道了2022~2023年河南省信阳市发生的两起SFTS聚集性疫情,探讨了SFTSV出现人际传播感染的可能途径,并对SFTS聚集性疫情与病毒基因型进行了关联分析。通过4例确诊患者的病毒序列分析,发现两起聚集性疫情中的2组SFTSV分别聚集在隶属于不同基因型的两个分支。将本研究病毒序列与GenBank中获得的SFTS聚集性疫情报道过的病毒序列进行系统发育分析,进一步发现人际传播病例报道的SFTSV涉及3种基因型,提示SFTS聚集性疫情的发生可能和病毒基因型无明显关联。本研究表明血液接触感染可能是SFTS聚集性疫情发生的主要传播途径,为揭示SFTS聚集性疫情的人际传播链提供了遗传学证据,为SFTS的人际传播防控提供了科学数据支撑。

杭州地区2012~2018年耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的分子流行病学特征及其变化趋势
朱云颖, 王媛, 肖婷婷, 嵇金如, 沈萍, 肖永红
遗传    2023, 45 (11): 1074-1084.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-166
录用日期: 2023-09-20

摘要73)   HTML2)    PDF (666KB)(45)   

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)是威胁全球的公共卫生问题,给社会和患者造成严重的安全威胁,因此明确MRSA耐药性和时空分布的多态性对于其感染的诊治和防控至关重要。本研究通过收集本院162株MRSA菌株,将所有菌株根据标准区分为社区获得性(community-associated) MRSA (CA-MRSA)和医院获得性(hospital-associated) MRSA (HA-MRSA),利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)测定MRSA菌株的多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST),葡萄球菌盒式染色体序列(staphylococcal chromosome cassette mec,SCCmec)、葡萄球菌A蛋白(staphylococcal protein A,spa)基因多态性,以及杀白细胞毒素(Panton-Valentine leucocidin,PVL),分析了杭州地区不同年份(2012~2018年) MRSA菌株的分子特征。结果共发现16种ST型和30种spa型。ST型以ST5型为主(96/162,59.3%),spa分型以t311型为主(83/162,51.2%)。发现5种SCCmec分型,以SCCmec II型最为常见(101/162,61.7%),ST5-II-t311是本地区的第一优势MRSA克隆。2014~2018年,ST5型MRSA的患病率逐渐下降,而ST59型MRSA的患病率上升。同时,本研究检出家畜相关耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(livestock-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus,LA-MRSA) ST398和ST9。PVL基因阳性MRSA菌株共28株(28/162,17.3%),最常见的PVL阳性克隆是ST59-IVa-t437。CA-MRSA与HA-MRSA相比,ST型为ST5的比例较低(9.1% vs 67.1%,P=0.000),ST59的比例较高(63.6% vs 11.4%,P=0.000),且CA-MRSA携带PVL阳性基因的可能性更高(36.4% vs 14.3%,P=0.028)。上述结果表明,MRSA的分子类型越来越多样化,ST5-II-t311是本地区MRSA的优势克隆,但在2014~ 2018年呈下降趋势,而社区相关性克隆菌株ST59型MRSA在2014~2018年呈逐年上升趋势。

基于比较基因组学的解脂亚罗酵母CA20高产赤藓糖醇机理及进化分析
夏凯, 刘芳美, 陈雨晴, 陈珊珊, 黄春莹, 赵学群, 沙如意, 黄俊
遗传    2023, 45 (10): 904-921.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-139
录用日期: 2023-08-23

摘要140)   HTML8)    PDF (2438KB)(71)   

解脂亚罗酵母(Yarrowia lipolytica)是赤藓糖醇生产中使用的主要菌种,复合诱变是选育优良菌株的常用方法。然而,诱变处理所引起的基因组变化尚待探索。本研究对前期获得的高产菌株CA20和原始菌株WT5进行基因组测序,并与已发布的8株解脂亚罗酵母进行比较基因组分析,旨在探究菌株CA20高产赤藓糖醇的机理以及不同菌株的基因组进化关系。结果显示,菌株CA20基因组大小为20,420,510 bp,GC碱基含量为48.97%,编码6330个CDS和649个ncRNA,菌株CA20和其他8株菌高度同源,平均核苷酸同源性(average nucleotide identity,ANI)> 99.50%,其中与菌株IBT 446和H222具有更近的亲缘关系。比较基因组分析显示,CA20和其他8株菌共有5342个核心基因,而CA20特有的65个基因主要参与物质跨膜运输和蛋白质转运过程。CA20基因组中含有166个碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)基因,远多于其他菌株(108~137个),包括特有的4个糖苷水解酶类(glycoside hydrolases,GHs)、2个糖基转移酶类(glycosyltransferases,GTs)和13个碳水化合物酯酶类(carbohydrate esterases,CEs)。除转醛酶TAL1外,赤藓糖醇代谢途径有关酶在不同菌株中高度保守。此外,菌株CA20的赤藓糖醇产量和产率为190.97 g/L和1.33 g/L/h,显著高于WT5的128.61 g/L和0.92 g/L/h (P<0.001)。相比于WT5,CA20中5个基因发生移码变异,15个基因存在非同义突变位点,这些基因主要参与细胞分裂、细胞壁合成、蛋白质合成及稳态维持等过程。以上结果表明,解脂亚罗酵母基因组在进化过程中保守;生存环境不同是导致菌株间基因组差异的重要因素;基因组中CAZymes数量的差异是不同菌株间性能差异的原因之一;菌株CA20高产赤藓糖醇与其细胞结构及内环境稳定性的提升有关。本研究结果为赤藓糖醇高产菌株的定向选育提供基础。

基于机器学习的猪生长性状基因组预测
陈栋, 王书杰, 赵真坚, 姬祥, 申琦, 余杨, 崔晟頔, 王俊戈, 陈子旸, 王金勇, 郭宗义, 吴平先, 唐国庆
遗传    2023, 45 (10): 922-932.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-120
录用日期: 2023-08-16

摘要250)   HTML17)    PDF (2303KB)(224)   

为了比较自动机器学习下不同机器学习模型预测部分猪生长性状与全基因组估计育种值(genomic estimated breeding value,GEBV)的性能,并寻找适合的机器学习模型,以优化生猪育种的全基因组评估方法,本研究利用来自多个公司9968头猪的基因组信息、系谱矩阵、固定效应及表型信息通过自动机器学习方法获取深度学习(deep learning,DL)、随机森林(random forest,RF)、梯度提升机(gradient boosting machine,GBM)和极致梯度提升(extreme gradient boosting,XGB)4种机器学习最佳模型。采用10折交叉验证分别对猪达100 kg校正背膘(correcting backfat to 100 kg,B100)、达115 kg校正背膘(correcting backfat to 115 kg,B115)、达100 kg校正日龄(correcting days to 100 kg,D100)、达115 kg校正日龄(correcting days to 100 kg,D115)的GEBV及其表型进行预测,比较不同机器学习模型应用于猪基因组评估的性能。结果表明:机器学习模型对GEBV的估计准确性高于性状表型;在GEBV预测中,GBM在B100、B115、D100、D115的预测准确性分别为0.683、0.710、0.866、0.871,略高于其他方法;在表型预测中,对猪B100、B115、D100、D115预测性能最好的模型依次为GBM(0.547)、DL(0.547)、XGB(0.672、0.670);在模型训练所需时间上,RF远高于其他3种模型,GBM与DL居中,XGB所需时间最少。综上所述,通过自动机器学习获取的机器学习模型对GEBV预测的准确性高于表型;GBM模型总体上表现出最高的预测准确性与较短训练时间;XGB能够利用最短的时间训练准确性较高的预测模型;RF模型的训练时间远超其他3种模型,且准确性不足,不适用猪生长性状表型与GEBV预测。

水稻qGL3.4调控籽粒大小与株型
郑镇武, 赵宏源, 梁晓娅, 王一珺, 王驰航, 巩高洋, 黄金燕, 张桂权, 王少奎, 刘祖培
遗传    2023, 45 (9): 835-844.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-064
录用日期: 2023-07-28

摘要332)   HTML9)    PDF (1543KB)(279)   

籽粒大小与株型对水稻产量具有重要影响,因此其相关基因克隆与功能研究对培育高产水稻具有重大的意义。本研究从以短舌野生稻为供体、华粳籼74 (HJX74)为受体的染色体单片段代换系(SSSLs)中鉴定到一个新的调控籽粒大小与株型的QTL位点qGL3.4。与对照HJX74相比,近等基因系NIL-qGL3.4的粒长、粒宽、千粒重、穗长、穗粒数、一次枝梗数、单株产量与株高显著增加,而NIL-qGL3.4的分蘖数和二级枝梗数与HJX74对应值无显著差异。通过图位克隆,将qGL3.4定位在第3号染色体239.18 kb区间内。细胞学分析表明,NIL-qGL3.4通过调节颖壳细胞的生长进而调控籽粒的大小。分子机理研究表明,qGL3.4可能通过调控籽粒大小相关基因EXPANSINsGS3GL3.1PGL1GL7OsSPL13GS5的表达进而调控籽粒大小。本研究可能为高产与理想株型的水稻培育提供新的靶标位点。

OsGA3ox通过合成不同活性GA调控水稻育性及株高
郝小花, 胡爽, 赵丹, 田连福, 谢子靖, 吴莎, 胡文俐, 雷晗, 李东屏
遗传    2023, 45 (9): 845-855.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-058
录用日期: 2023-07-19

摘要281)   HTML11)    PDF (1213KB)(213)   

赤霉素(gibberellin,GA)是一种重要的激素,参与调控植物多种生长发育过程。GA生物合成通路已基本阐明,其中赤霉素3β羟化酶(gibberellin 3β-hydroxylase,GA3ox)是多种活性GA合成的关键酶。水稻中有2个GA3ox基因(OsGA3ox1OsGA3ox2),其生理功能虽有初步研究,但它们在合成活性GA调控水稻发育过程中是如何分工协作尚不清楚。本研究通过CRISPR/Cas9技术获得基因编辑突变体ga3ox1ga3ox2,发现ga3ox1花粉育性显著下降,而ga3ox2株高显著变矮,表明OsGA3ox1是花粉正常发育必需的,而OsGA3ox2是茎叶伸长必需的。组织表达分析表明,OsGA3ox1主要在未开的花中表达,OsGA3ox2主要在未伸长的叶中表达。进一步对野生型(WT)和两个ga3ox突变体未开的花、未伸长的叶及根中的GA进行检测分析,发现OsGA3ox1在花中催化GA9形成GA7与花粉育性密切相关;OsGA3ox2在未伸长的叶中催化GA20形成GA1调控株高;OsGA3ox1在根中催化GA19形成GA20,调控GA3的生成。总之,OsGA3ox1OsGA3ox2响应发育信号,在不同组织分工协作合成内源GA,调控水稻生长和发育。本研究为阐明OsGA3ox1和OsGA3ox2在GA生物合成中的作用以及深入理解OsGA3ox的功能提供参考。

AFF4在人类HEL细胞中广泛地影响RNA聚合酶II的停滞释放
杨子玫, 张格, 魏刚, 经莉莉, 于明
遗传    2023, 45 (8): 658-668.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-143
录用日期: 2023-08-04

摘要166)   HTML2225)   

在转录延伸过程中,P-TEFb激酶(由激酶CDK9和Cyclin T1组成的二聚体)是释放停滞的Pol II这一步的关键调节因子。在人类细胞中,它可参与形成三个更大的复合体,即超级延伸复合体(super elongation complex,SEC)、BRD4/P-TEFb和7SK snRNP,其活性在前两者中不被抑制,而在后者中被抑制。除P-TEFb外,SEC还含有AFF1或4、AF9或ENL、ELL1、2或3,EAF1或2等无酶活亚基,这些亚基被认为可通过P-TEFb影响转录延伸。本课题组前期的研究和其他实验室的研究工作均已表明AFF1、AF9和ENL亚基均可调控转录启始,但尚不清楚AFF4是否具有相似的功能。在调控基因表达的选择性方面,近期有研究表明BRD4/P-TEFb在人类结直肠腺癌细胞DLD-1中主要负责除热激基因以外的其他基因的停滞释放,而SEC负责热激基因的停滞释放。为了深入理解AFF4的功能,本研究利用RNA干扰技术在人类红系白血病细胞HEL中敲低了AFF4,发现RNA聚合酶II (Pol II)的羧基端重复区(C-terminal domain,CTD)内第二个丝氨酸(Serine 2,Ser-2)的磷酸化水平降低。利用RNA-seq和CUT&Tag确定了AFF4的直接靶基因,利用ChIP-seq和PRO-seq发现AFF4对转录启始的影响不明确、对Pol II的停滞释放的调控不局限于热激基因,利用ChIP-qPCR发现AFF4缺失降低了P-TEFb的染色质结合。上述研究结果表明,AFF4对Pol II的停滞释放的调控可能具有一定的细胞类型特异性,即在一些细胞内仅调控热激基因的停滞释放,而在另一些细胞中调控的对象却不仅限于热激基因。

数据驱动的人体正常和癌症组织中糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(GPI-AP)相关基因表达谱的综合分析
孔维泽, 柳艺石, 高晓冬, 藤田盛久
遗传    2023, 45 (8): 669-683.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-043
录用日期: 2023-05-31

摘要195)   HTML211)    PDF (6964KB)(141)   

人体细胞中含有超过146种GPI锚定蛋白(glycosylphosphatidylinositol-anchored protein, GPI-AP),包括受体、配体、粘附分子和酶等。这些蛋白通过GPI锚定在细胞膜表面的脂筏中,发挥多种重要生物学功能。目前,已经对GPI锚定蛋白的生物合成开展了大量研究,其中GPI-AP的生物合成包括至少20步反应,已鉴定出超过40个GPI-AP合成相关基因,但是仍缺乏对于GPI-AP相关基因在正常组织与癌症组织中表达调控的研究。本研究利用来自于TCGA数据库和GTEx portal的基因表达数据,同时结合使用GlycoMaple糖基化通路分析工具,对正常组织与癌症组织中参与GPI-AP合成和编码GPI-AP的基因的表达情况进行了全面分析。研究发现,与正常组织相比,在早期胶质瘤、多形性胶质母细胞瘤、胰腺癌、睾丸生殖细胞癌、原发性皮肤黑色素瘤和转移性皮肤黑色素瘤中,参与GPI-AP合成的基因表达发生了显著变化,其中PIGY在这6种癌症中表达量均有上升。此外,GPI锚定蛋白编码基因CD14在这6种癌症中的表达量上升。GPI锚定蛋白编码基因GAS1GPC2GPC4仅在早期胶质瘤和多形性胶质母细胞瘤中表达量上升,说明部分GPI锚定蛋白如GAS1等可以作为早期胶质瘤和多形性胶质母细胞瘤生物标志物。本研究为GPI-AP相关基因在正常组织与癌症组织中的表达情况提供了新的见解,为GPI-AP作为生物标志物的开发打下了坚实基础。

巨噬细胞相关基因与非小细胞肺癌预后和肿瘤微环境的分析
孙清玙, 周阳, 杜丽娟, 张梦珂, 王家乐, 任媛媛, 刘芳
遗传    2023, 45 (8): 684-699.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-077
录用日期: 2023-05-29

摘要298)   HTML7)    PDF (3212KB)(270)   

非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)是一种高发病率和高死亡率的疾病,其预后和药物治疗效果存在个体化差异。因此,了解肺癌发生和发展的分子机制可以有效提高早期诊断和治疗,改善患者预后。巨噬细胞具有高度可塑性和异质性,是肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)中发挥抗肿瘤作用的关键细胞之一,在肿瘤发生发展过程中起着复杂的作用。为了阐明NSCLC中肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, TAMs)相关基因在肺癌中的发生机制,本研究采用转录组测序、单因素COX回归、LASSO回归、多因素COX回归分析方法,筛选出与预后最相关的11个基因(FCRLALDHALMOD3MAP3K8NT5EPDGFBS100PSFXN1TDRD1TFAP2ATUBB6)。计算风险评分(risk score,RS),根据RS中位数将所有样本分为高风险组和低风险组,并采用CIBERSORT反卷积算法验证RS及11个基因与巨噬细胞的相关性。上述结果表明,本研究所建立的风险评分可用于非小细胞肺癌患者预后预测,还可评估患者的免疫浸润状态,为后续肿瘤免疫治疗及基因靶向治疗提供参考。

铁皮石斛WOX家族基因在生长发育中的功能分析
陈凯, 王灏, 陈燚婷, 符可, 韩之刚, 李聪, 斯金平, 陈东红
遗传    2023, 45 (8): 700-714.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-392
录用日期: 2023-07-24

摘要398)   HTML10)    PDF (1524KB)(282)   

WUSCHEL-Related Homeobox (WOX)家族是植物特有的一类转录因子,在干细胞维持和器官形态建成等发育过程中发挥重要的调控作用。兰科珍稀名贵中药植物铁皮石斛(Dendrobium catenatum)具有独特的附生生活方式和生长发育特性,对其WOX家族基因功能探究有助于进一步了解铁皮石斛发育的保守性和特异性。本研究对铁皮石斛WOX家族基因(DcWOX)进行了系统进化、组织表达模式、异源表达功能检测等分析。结果显示,铁皮石斛WOX家族基因可分为3个进化支,具有显著差异的组织表达谱;在转基因拟南芥中,DcWOX4过表达导致植株显著矮小,叶缘羽状深裂,花期推迟2周;DcWOX9过表达导致植株矮化,叶缘锯齿状,开花推迟1周,强表型植株雌雄蕊均不育;DcWOX11过表达导致叶缘向下卷曲;DcWOX4/9/11过表达拟南芥叶片形态建成异常与TCP家族基因和CUC家族基因的下调以及KNOX家族基因的上调有关;花期推迟与FTSOC1CO等早花基因的下调有关。因此,本研究表明铁皮石斛WOX家族基因在调控植株形态建成、叶发育、开花时间和育性等方面具有重要功能,进一步拓展了对WOX家族基因的功能了解,为深入探讨兰科植物进化与发育的保守性和独特性提供参考。

E2F家族转录因子在肿瘤发生中的作用
李飞飞, 王韵, 顾冀海, 张玉明, 柳峰松, 倪志华
遗传    2023, 45 (7): 580-592.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-029
录用日期: 2023-05-15

摘要530)   HTML14)    PDF (4012KB)(271)   

肿瘤严重威胁人类健康,转录因子是肿瘤治疗的潜在靶点。作为重要的转录因子家族,E2F在细胞增殖与调控进程中发挥重要作用。然而,E2F家族转录因子在肿瘤发生进程中的表达规律、基因功能和分子互作等关键信息尚不清晰。基于此,本研究对TCGA数据库中我国10种高发肿瘤的转录组测序数据、突变数据和蛋白质互作数据进行整合分析,探究E2F家族转录因子的表达、结构、功能、突变和系统发生特征。结果显示,E2F家族转录因子中的E2F1E2F7基因在多种肿瘤样本中规律性上调表达,参与调控细胞周期、细胞衰老等信号通路;其中,E2F1作为重要的调控因子与其他蛋白的相互作用最多。值得指出的是,E2F家族转录因子的基因突变类型在肿瘤类型和患者性别中均存在差异,基因扩增占比最大。系统发生分析显示,E2F家族转录因子的结构在包括果蝇、线虫和人类在内41个物种中保守,并且它们在物种演化过程中表现出基因扩张倾向。综上所述,本研究阐明了E2F家族转录因子在我国高发肿瘤中的表达规律、突变特征和演化规律,提示E2F家族转录因子是相关肿瘤疾病的新型分子诊断标志物,为抗肿瘤靶向药物研发提供理论依据。

利用单转录本表达Cas9和sgRNA条件性编辑果蝇基因组
王秉政, 张超, 张佳丽, 孙锦
遗传    2023, 45 (7): 593-601.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-099
录用日期: 2023-07-03

摘要176)   HTML10)    PDF (795KB)(118)   

CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated protein 9)系统具有高效、简单、易编辑等特性,在基因工程方面具有巨大潜能。在果蝇(Drosophila melanogaster)基因功能研究中,CRISPR/Cas9系统也得到了广泛应用。然而利用传统的CRISPR/Cas9系统编辑果蝇基因时,Cas9与sgRNA表达元件往往分别存在于不同果蝇中,需要通过复杂的遗传杂交过程将Cas9与sgRNA整合到一个个体中,操作周期长且较为复杂。本研究在CRISPR/Cas9系统基础上引入tRNA-sgRNA系统和triplex元件,利用triplex元件连接Cas9和tRNA-sgRNA基因,稳定单转录本切割后Cas9 mRNA的末端,实现一个转录本可以同时表达Cas9蛋白和sgRNA,通过一次杂交即可得到相应表型的后代,简化了遗传操作过程。本研究利用这一新的条件性基因编辑系统,分别对果蝇眼部white(w)基因和翅成虫盘broad(br)基因进行条件性敲除,观察到与预期相符的对应表型。因此,该条件性基因编辑系统在高效性、可扩展性和易操作性等方面是对现有CRISPR/Cas9系统进行的重大改进。

全基因组重测序解析秦川牛保种群遗传多样性和遗传结构
马钧, 樊安平, 王武生, 张金川, 江晓军, 马瑞军, 贾社强, 刘飞, 雷初朝, 黄永震
遗传    2023, 45 (7): 602-616.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-115
录用日期: 2023-06-30

摘要412)   HTML7)    PDF (1469KB)(404)   

在畜禽资源保护中,群体遗传多样性和遗传结构是决定保种效果的重要因素。本研究采用全基因组重测序技术检测100头秦川牛(30头公牛、70头母牛)的基因组变异,通过分析群体遗传多样性、连续纯合片段(runs of homozygosity,ROH)分布特征、亲缘关系和家系结构,对秦川牛的保种效果进行了综合评估。结果显示,100头秦川牛共检测到20,968,017个高质量SNPs位点,平均最小等位基因频率为0.191±0.124,平均多态信息含量为0.279±0.131,平均观察杂合度为0.275±0.131,平均期望杂合度为0.279±0.131,表明秦川保种群遗传多样性较为丰富。秦川牛保种群体平均状态同源(identity by state,IBS)遗传距离为0.243±0.020,其中公牛为0.242±0.021,亲缘关系G矩阵结果与IBS距离矩阵结果一致,均显示秦川牛保种群部分个体间亲缘关系较近。100头秦川牛个体共检测到8258个基因组ROH,ROH总长度为9.64 GB,平均ROH长度为1.167±1.203 Mb,69.35%的ROH是长度为0.5~1 Mb的短ROH。个体平均ROH总长度为96.40 Mb。基于ROH的平均近交系数为0.039±0.039,其中30头秦川公牛的平均近交系数为0.044±0.035,表明部分公牛个体存在一定程度的近交积累。进化树结果显示,秦川牛保种群所测个体可分为8个家系,包括7个含公牛家系和1个不含公牛家系。本研究表明,秦川牛保种群的遗传多样性较为丰富,未出现较大程度近交积累,但部分个体间存在近交风险,应强化选配以确保秦川牛资源的可持续发展。

金鱼草RADIALIS-like 1基因克隆与功能研究
李菲菲, 郝燕敏, 崔敏龙, 朴春兰
遗传    2023, 45 (6): 526-535.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-057
录用日期: 2023-05-29

摘要211)   HTML5)    PDF (1028KB)(186)   

MYB是植物中最大的转录因子家族之一,其中R3-MYB转录因子RADIALIS (RAD)在金鱼草(Antirrhinum majus)花发育过程中具有十分重要的作用。本研究对金鱼草基因组进行分析,发现1个与RAD结构相似的R3-MYB基因,将其命名为AmRADIALIS-like 1(AmRADL1)。进一步通过生物信息学预测基因功能,利用qRT-PCR分析AmRADL1在野生型金鱼草不同组织器官中的相对表达量,对过表达AmRADL1的转基因金鱼草进行形态学观察和组织学染色分析。结果表明,AmRADL1基因开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为306 bp,编码101个氨基酸,具有典型的SANT结构域,C末端含有CREB motif,与番茄(Solanum lycopersicum)SlFSM1同源性较高。qRT-PCR结果表明,AmRADL1在根、茎、叶和花中均有表达,其中在花中表达量较高;进一步分析其在不同花器官中的表达量差异,发现AmRADL1在心皮中表达最高。转基因金鱼草植株的组织学染色分析结果显示,与野生型相比,转基因植株的心皮细胞大小没有明显的变化,但心皮中胎座区域变小,细胞数目减少。综上所述,AmRADL1可能参与调控心皮发育,但在心皮中的具体作用机制还有待进一步研究。

TRIP13基因新突变导致卵母细胞成熟阻滞为特征的女性不孕
吕香江, 郭静, 林戈
遗传    2023, 45 (6): 514-525.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-022
录用日期: 2023-04-21

摘要281)   HTML7)    PDF (1814KB)(232)   

卵母细胞成熟阻滞(oocyte maturation arrest,OMA)是指卵母细胞减数分裂过程异常而导致的卵母细胞成熟障碍的一种罕见的临床现象,也是女性原发性不孕的原因之一。这类患者临床上常表现为:反复促排卵后无法获得成熟卵子,并且未成熟卵母细胞经体外培养后仍不能成熟。迄今研究发现PATL2TUBB8TRIP13基因突变与OMA有关,但是有关OMA的遗传学分子因素及机制研究仍不完整。本研究通过收集临床上辅助生殖助孕过程中35名反复出现OMA的原发不孕女性患者的外周血,提取其基因组DNA进行全外显子组测序分析,对疑似致病突变进行验证及家系共分离分析,发现先证者1的TRIP13基因9号外显子存在纯合突变c.859A>G,突变导致对应编码的287位的氨基酸由异亮氨酸突变为缬氨酸(p.Ile287Val);先证者2的TRIP13基因1号外显子存在纯合突变c.77A>G,突变导致对应编码的26位的氨基酸由组氨酸突变为精氨酸(p.His26Arg);先证者3的TRIP13基因的4号和12号外显子存在复合杂合突变c.409G>A和c.1150A>G,c.409G>A突变导致对应编码的137位的氨基酸由天冬氨酸突变为天冬酰胺(p.Asp137Asn),c.1150A>G突变导致对应编码的384位的氨基酸由丝氨酸突变为甘氨酸(p.Ser384Gly),三名患者所携带的突变均引起TRIP13基因编码的TRIP13蛋白发生错义突变。其中3个突变位点在国内外尚未有文献报道。此外,通过在HeLa细胞中分别转染四个突变质粒,并进行体外免疫印记实验和细胞增殖实验,发现这些突变会造成不同程度的TRIP13蛋白表达的增加以及细胞增殖速率异常。本文总结了既往研究报道的TRIP13基因突变位点,丰富了TRIP13致病基因突变谱,为进一步研究TRIP13基因导致OMA的致病机制及临床的诊断和治疗提供了依据。

生酮饮食激活脂肪酸氧化促进ME区的少突胶质细胞前体细胞增殖
王奔, 李斯, 吴青峰, 穆文辉
遗传    2023, 45 (5): 425-434.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-026
录用日期: 2023-04-04

摘要262)   HTML8)    PDF (1973KB)(140)   

下丘脑正中隆起(mdian eminence,ME)是神经元和少突胶质细胞的可能生态位,营养因素可能通过诱导ME区细胞变化而调控下丘脑功能。为了确定生理条件下休眠的下丘脑干细胞是否存在饮食诱导的可塑性,本研究使用正常饲料、高脂饮食和生酮饮食(一种低碳水、高脂肪的饮食)等不同喂养方式,比较了不同饮食条件下小鼠ME区伸展细胞(tanycytes,TCs)和少突胶质细胞前体细胞(oligodendrocyte precursor cells,OPCs)的增殖情况,首次发现生酮饮食可诱导促进ME区OPCs增殖,阻断脂肪酸氧化通路可抑制生酮饮食诱导的OPCs增殖。本研究初步揭示了饮食诱导对ME区OPCs的影响,为进一步研究ME区OPCs的功能提供了启示。

miR-196b-5p促进成肌细胞增殖分化
吴玲玲, 张小玉, 李晓, 靳建军, 杨公社, 史新娥
遗传    2023, 45 (5): 435-446.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-025
录用日期: 2023-04-28

摘要257)   HTML13)    PDF (1906KB)(187)   

MicroRNA (miRNA)是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,在动植物中参与转录后基因表达调控。大量研究表明,miRNA调控骨骼肌的发育,主要表现在肌卫星细胞的激活及增殖、分化、肌管的形成等生物学过程。本实验室前期对大白猪背最长肌(longissimus dorsi,LD)和比目鱼肌(soleus muscle,Sol)进行miRNA测序,筛选鉴定到一个在不同骨骼肌中差异表达并且序列高度保守的miR-196b-5p,目前miR-196b-5p在骨骼肌方面的研究尚未见报道。本研究进一步设计合成miR-196b-5p mimics和inhibitor对C2C12细胞进行miR-196b-5p过表达及干扰表达,利用蛋白免疫印迹、实时荧光定量PCR检测、流式细胞术、免疫荧光染色等方法探究miR-196b-5p对成肌细胞增殖分化的影响,并利用生物信息学预测和双荧光素酶报告系统鉴定了miR-196b-5p的靶基因。结果显示,过表达miR-196b-5p显著增加细胞周期基因Cyclin BCyclin DCyclin E的mRNA和蛋白表达水平(P<0.05);流式细胞周期检测结果显示,过表达miR-196b-5p显著增加S期细胞比例(P<0.05),表明miR-196b-5p能够加快细胞周期进程;EdU染色结果显示,过表达miR-196b-5p显著促进细胞增殖能力;相反,抑制miR-196b-5p的表达可以显著减弱成肌细胞增殖能力。进一步的功能研究发现,过表达miR-196b-5p能够显著增加成肌标志基因MyoDMyoGMyHC的表达水平(P<0.05);MyHC免疫荧光染色结果显示miR-196b-5p可以促进成肌细胞肌管形成,表明miR-196b-5p可以促进成肌细胞分化。生物信息学预测和双荧光素酶实验证明miR-196b-5p可以靶向Sirt1基因,抑制该基因的表达。改变Sirt1表达,不能够挽救miR-196b-5p影响细胞周期的表型,可以减弱miR-196b-5p对成肌细胞分化的促进作用,表明miR-196b-5p通过靶向Sirt1促进成肌细胞分化。

NRG4基因组及转录本结构分析
高智慧, 黄佳新, 罗昊玉, 徐海冬, 娄明, 宁博林, 邢晓旭, 牟芳, 李辉, 王宁
遗传    2023, 45 (5): 447-458.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-001
录用日期: 2023-04-19

摘要182)   HTML3)    PDF (1257KB)(271)   

神经调节蛋白4(neuregulin 4,NRG4)是一个重要的脂肪细胞因子,在维持哺乳动物能量平衡、调节糖脂代谢和预防非酒精性脂肪性肝病中起着非常重要的作用。目前,人NRG4基因的基因组结构、转录异构体和蛋白异构体等已有深入的研究。本实验室前期研究显示,鸡脂肪组织也表达NRG4,但是目前有关鸡NRG4(chicken NRG4cNRG4)基因的基因组结构、转录异构体和蛋白异构体尚不清楚。为此,本研究采用RACE(rapid-amplification of cDNA ends)和RT-PCR(reverse transcription-PCR)等技术,系统开展了cNRG4基因的基因组和转录本的结构分析。结果发现,cNRG4基因编码区很小,但该基因却非常复杂,存在选择性转录起始位点、选择性拼接、内含子滞留、隐匿外显子和选择性多聚腺苷酸化,这导致cNRG4基因产生4种不同的5?UTR异构体(cNRG4 AcNRG4 BcNRG4 CcNRG4 D)和6种不同的3?UTR异构体(cNRG4 acNRG4 bcNRG4 ccNRG4 dcNRG4 ecNRG4 f)。基因组结构分析发现,cNRG4基因跨越基因组21,969 bp (Chr.10: 3,490,314~3,512,282),由11个外显子和10个内含子构成。与NCBI数据库中的cNRG4基因mRNA序列(NM_001030544.4)相比,本研究发现了cNRG4基因的2个新外显子和1个隐匿外显子。生物信息学分析、RT-PCR、克隆和测序分析发现,cNRG4基因能编码3种蛋白异构体(cNRG4-1、cNRG4-2和 cNRG4-3)。本研究为进一步开展cNRG4基因的功能和调控研究奠定了基础。

利用人类全基因组亚硫酸氢盐测序数据检测CNVs的研究
徐丹同, 王祎菲, 蔡佳丽, 龚文滔, 潘向春, 田雨晗, 沈箐鹏, 李加琪, 袁晓龙
遗传    2023, 45 (4): 324-340.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-385
录用日期: 2023-03-06

摘要541)   HTML23)    PDF (3601KB)(168)   

DNA甲基化异常可能导致拷贝数变异(copy number variants,CNVs)的发生,而CNVs的发生又可能改变DNA甲基化水平。全基因组亚硫酸氢盐测序(whole genome bisulfite sequencing,WGBS)技术能够获得DNA水平的测序数据,具有挖掘CNVs的潜力和优势,但利用WGBS数据挖掘CNVs的效果尚不清楚。本研究选取了5款检测CNVs不同策略的软件(BreakDancer、cn.mops、CNVnator、DELLY、Pindel),基于人类的真实(2.62 billion reads)和模拟(12.35 billion reads)测序数据,进行150次CNVs检测,评估CNVs检出数量、精确率、召回率、相对检出能力、内存占用和运行时间等指标,旨在讨论利用WGBS数据检测CNVs的最佳方案。基于真实WGBS数据,Pindel检出缺失型和重复型CNVs的数量最多,CNVnator对缺失型CNVs的检测精确率最高,cn.mops对重复型CNVs的检测精确率最高,Pindel对缺失型CNVs的召回率最高,cn.mops对重复型CNVs的召回率最高。基于模拟WGBS数据,BreakDancer检出缺失型CNVs数量最多,cn.mops检出重复型CNVs数量最多,CNVnator对缺失型和重复型CNVs的检测精确率和召回率均为最高。与全基因组测序数据相比,CNVnator在真实和模拟WGBS数据中检出CNVs的能力与之相当。此外,DELLY和BreakDancer的内存占用峰值和CPU运行时间最小,CNVnator的内存占用峰值和CPU运行时间最大。结果表明,利用WGBS数据检测CNVs具有可行性,使用CNVnator和cn.mops在WGBS数据上检测CNVs的准确率较高,这些工作为利用WGBS数据深入研究CNVs和DNA甲基化之间的相互关系提供一定的参考和帮助。

尿囊素促进破骨细胞缺陷斑马鱼骨折修复
李凯伦, 卢荆奥, 陈小辉, 张文清, 刘伟
遗传    2023, 45 (4): 341-353.   DOI: 10.16288/j.yczz.23-015
录用日期: 2023-03-22

摘要313)   HTML20)    PDF (2432KB)(125)   

骨折愈合是一个由多细胞介导的多步骤的严密有序的过程,其中破骨细胞介导的骨重塑在骨折愈合中具有关键作用,其生成减少或者功能障碍不仅导致骨折的易发生,还会引起骨折愈合障碍。但是,目前关于破骨细胞缺陷所致的骨折愈合障碍的研究较少,并且临床上尚缺乏针对破骨细胞缺陷所致骨折愈合障碍的治疗药物。斑马鱼(Danio rerio)骨骼系统中的细胞类型和调节途径与哺乳动物高度相似,使得其被广泛地运用于骨骼相关的研究。为了研究破骨细胞缺陷所致的骨折愈合障碍过程以及寻找有潜力的治疗药物,本研究使用前期建立的fms基因突变斑马鱼(fmsj4e1)构建了体内破骨细胞缺陷骨折模型,结果发现功能性破骨细胞减少可在骨折早期影响骨折的愈合;使用离体鳞片培养系统用于筛选破骨细胞靶向药物,获得了可以激活破骨细胞的小分子化合物尿囊素(allantoin,ALL);随后,在体内fmsj4e1骨折缺陷模型中验证了ALL对破骨细胞的激活作用以及对骨折修复的促进作用;最后,通过对破骨细胞生成和成熟过程的分析,发现ALL可能通过调节RANKL/OPG来促进破骨细胞的成熟,从而促进fmsj4e1骨折愈合。本研究为未来改善破骨细胞缺陷引起的骨折愈合障碍提供了潜在的新方法。

基于WGCNA发掘缺磷、红光和黄光处理下三角褐指藻岩藻黄素合成关键基因
吕娇, 龚一富, 章丽, 胡媛, 王何瑜
遗传    2023, 45 (3): 237-249.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-336
录用日期: 2023-02-10

摘要217)   HTML9)    PDF (1191KB)(193)   

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)是一种分析多个样本间基因表达模式的方法,可将表达模式相近的基因聚类并发掘与特定的性状或表型相关的关键基因。本研究采用转录组测序和WGCNA方法,分析了三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)在缺磷、红光和黄光等非生物胁迫下对岩藻黄素积累的影响。结果表明,与对照组相比,岩藻黄素含量在缺磷和红光处理后显著提高(P<0.05),但是在黄光处理后显著降低(P<0.05)。利用转录组测序得到的10,392个基因构建加权基因共表达网络,为了确保无标度网络,选择β=18(R2>0.8)作为软阈值。通过对岩藻黄素含量进行关联分析,共鉴定了10个共表达模块,其中purple模块与岩藻黄素含量呈正相关(r=0.9,P=1E-200),并确定了9个关键基因,包括5个岩藻黄素合成通路上的基因(DXRPSYPDS1ZEP2VDL2)和4个转录因子基因(bHLH5HOX2CCHH13HSF1b)。进一步利用qRT-PCR证实,关键基因在缺磷处理时表达量更高,线性回归分析结果表明基因相对表达量均与转录组数据高度相关。本研究结果为进一步研究三角褐指藻中岩藻黄素的复杂调控机制奠定了基础。

脂肪细胞Npy4r促进高脂饮食诱导肥胖
王澜, 曾帆, 黄荣凤, 林树, 张志辉, 李旻典
遗传    2023, 45 (2): 144-155.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-302
录用日期: 2023-02-03

摘要534)   HTML30)    PDF (1306KB)(233)   

脂肪组织的神经支配与调节在能量代谢稳态的维持中发挥重要作用。神经肽Y (neuropeptide Y, NPY)及其脂肪细胞受体信号通路促进高脂饮食诱导的肥胖,其中NPY受体1 (NPY receptor Y1, NPY1R)与受体2(NPY2R)是主要的NPY外周受体。NPY受体4 (NPY4R)也在脂肪组织表达,然而尚不清楚其是否参与肥胖的发生发展机制。本研究建立了NPY及其受体的免疫荧光成像技术和脂肪细胞回复性表达Npy4r小鼠。根据对不同部位脂肪组织的荧光显微术观察,发现NPY在肩胛间棕色脂肪和皮下脂肪的围绕血管区域以点状形式表达,NPY系统的各受体在脂肪组织的空间分布上具有明显的组织特异性:NPY1R在棕色脂肪、主动脉周围脂肪和性腺脂肪较为富集,NPY2R在棕色脂肪和主动脉周围脂肪较为富集,NPY4R在棕色脂肪与性腺脂肪较为富集。继而通过比较脂肪细胞回复性表达Npy4r小鼠与全身Npy4r基因静默小鼠在高脂喂食下的体重与糖代谢,发现脂肪细胞Npy4r促进高脂饮食诱导的肥胖(P < 0.0001)。本研究明确了NPY及其受体NPY1R、NPY2R和NPY4R在不同部位脂肪组织的蛋白水平与分布,进而用脂肪细胞特异性地回复表达小鼠模型揭示脂肪细胞Npy4r具有促进高脂饮食诱导肥胖的作用。

甘蓝DELLA基因家族鉴定及其mRNA在嫁接体中的运输分析
李必元, 赵彦婷, 岳智臣, 雷娟利, 胡齐赞, 陶鹏
遗传    2023, 45 (2): 156-164.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-330
录用日期: 2023-02-06

摘要262)   HTML9)    PDF (1160KB)(150)   

DELLA基因家族参与植物激素信号转导通路的调控,其中GAI (GA insensitive) mRNA还是植物体内长距离运输的信号分子。在全基因组范围内鉴定甘蓝(Brassica oleracea var. capitata) DELLA基因家族成员并分析mRNA运输特性,可为甘蓝DELLA基因家族的开发应用提供基础数据。本研究利用甘蓝基因组数据和转录组数据,在甘蓝中鉴定了5个DELLA基因家族成员(BoRGA1BoRGA2BoRGL1BoRGL2BoRGL3),但甘蓝基因组缺失了GAI基因。采用劈接法将甘蓝(自交系G27)接穗和菜心(Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee)(四九菜心)砧木嫁接在一起,构建异源嫁接体。对砧木菜心花序轴和对应位置的实生苗菜心花序轴(对照)取样进行转录组测序。在甘蓝/菜心异源嫁接体的砧木菜心花序轴的转录组测序文库中分别鉴定到8、9、3、5、1个来自甘蓝BoRGA1BoRGA2BoRGL1BoRGL2BoRGL3的外源read。甘蓝DELLA家族基因mRNA运输并没有提高砧木菜心中DELLA家族基因的转录表达水平。相关性分析显示,甘蓝DELLA家族基因mRNA运输效率与其自身的序列和接穗甘蓝中的DELLA家族基因的转录表达水平相关。本研究为深入探究甘蓝DELLA家族基因mRNA运输的分子机制奠定了基础。

转录组分析在血液样本时间和供体特征刻画中的应用研究
张瑾, 刘开会, 张颖, 郝金萍, 张广峰, 徐小玉, 畅晶晶, 刘兴朋, 杨雪莹, 叶健
遗传    2023, 45 (1): 52-66.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-293
录用日期: 2022-12-09

摘要286)   HTML6)    PDF (1582KB)(127)   

案件现场生物物证信息深度挖掘与刻画,可以为案件侦查、涉案人员查找提供丰富可靠线索,是当前法医DNA检验的有效补充,也是国内外法庭科学的研究热点之一。本研究以血液样本为研究对象,证实了0~168天内离体血液样本转录组变化的时间相关性,并建立随机森林模型实现不同离体时间血液样本分类。同时,进一步证实相同离体时间段内,不同吸烟习惯和不同性别供体来源的血液样本转录本具有显著差异,HLA-DRB1HLA-DQB1HLA-DQA2可以作为供体吸烟习惯判别标志,Y染色体非重组区(non-recombining Y, NRY)的转录本RPS4Y1EIF1AY可以作为供体性别特征判别标志。本研究为法庭科学领域建立基于转录组分析的血液样本遗留时间和供体特征刻画方法提供了理论基础和实验依据。

过表达组蛋白H3K9me3去甲基化酶对猪克隆胚胎发育的影响
李亚楠, 张贤君, 张宁, 梁雅琳, 张宇星, 招华兴, 李紫聪, 黄思秀
遗传    2023, 45 (1): 67-77.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-244
录用日期: 2022-11-28

摘要311)   HTML6)    PDF (894KB)(224)   

组蛋白异常修饰是克隆胚胎发育的重要制约因素,组蛋白H3K9me3去甲基化酶KDM4家族的过表达可以有效提高克隆胚胎的发育效率。为探究过表达H3K9me3去甲基化酶对猪克隆胚胎发育的影响,本研究在猪克隆胚胎1-细胞期和2-细胞期分别注射KDM4A mRNA和KDM4D mRNA检测胚胎的囊胚率;收集1-细胞期注射KDM4A mRNA和胚胎注射水(对照组)的2-细胞期克隆胚胎检测H3K9me3表达水平;此外,收集1-细胞期注射KDM4A mRNA和胚胎注射水的4-细胞期克隆胚胎进行单细胞转录组测序,并对测序数据进行GO与KEGG富集分析。结果显示:在1-细胞期注射KDM4A mRNA 的猪克隆胚胎囊胚率显著高于对照组(25.32 ± 0.74% vs 14.78 ± 0.87%),注射KDM4D mRNA对猪克隆胚胎囊胚率无明显作用(16.27 ± 0.77% vs 14.78 ± 0.87%);在2-细胞期注射KDM4A mRNA和KDM4D mRNA的克隆胚胎囊胚率与对照组相比均无显著差异(32.18 ± 1.67%、30.04 ± 0.91% vs 31.22 ± 1.40%)。在1-细胞期注射KDM4A mRNA的克隆胚胎组蛋白H3K9me3表达水平低于对照组。通过测序,筛选出133个差异表达基因,其中上调基因52个、下调基因81个,GO分析主要富集到与蛋白质定位相关的通路,KEGG分析富集到细胞衰老和急性髓细胞白血病等相关通路。本研究结果表明,过表达组蛋白H3K9me3去甲基化酶KDM4A可以显著提高猪克隆胚胎的发育效率。

小鼠耳芥MAPKKK基因家族全基因组鉴定及进化与表达
朱前彬, 甘志承, 李晓翠, 张英杰, 赵合明, 黄先忠
遗传    2022, 44 (11): 1044-1055.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-261
录用日期: 2022-09-30

摘要335)   HTML18)    PDF (3509KB)(221)   

丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶(Mitogen-activated protein kinase kinase kinases, MAPKKKs)是MAPK级联的重要组成部分,在发育过程和胁迫反应中发挥重要功能。小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)是生活在新疆荒漠中的十字花科短命植物,具有很好的耐盐能力。为了探索小鼠耳芥MAPKKK基因家族的进化和功能,本研究通过全基因组分析从小鼠耳芥基因组中鉴定了143个ApMAPKKK基因,分属3个亚族:ZIK (20个)、MEKK (36个)和RAF (87个)。共线性分析表明小鼠耳芥与拟南芥和琴叶拟南芥分别存在74和72个共线性基因,说明该家族在小鼠耳芥基因组中发生了明显的扩张;进化分析表明存在64对复制基因对,Ka/Ks均小于1,以纯化选择为主。利用RNA-seq数据分析ApMAPKKK在盐胁迫和不同组织中的表达特征,结果表明在250 mmol/L NaCl胁迫下,大多数ApMAPKKK基因上调表达,其中ApMAPKKK18-1/2ApMAPKKK17-1/2显著上调表达;而在8个组织中,ApMAPKKK主要呈现6种表达模式;部分复制基因在盐胁迫和组织中的表达模式存在差异。本研究结果为进一步解析小鼠耳芥MAPKKK基因家族成员响应非生物胁迫信号转导通路的复杂机制奠定了基础。

南-北方汉族人、韩国人和日本人遗传划分机器学习模型优化方案
孔永强, 刘金凯, 顾佳琪, 徐景怡, 郑雨诺, 魏以梁, 伍少远
遗传    2022, 44 (11): 1028-1043.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-073
录用日期: 2022-08-11

摘要369)   HTML12)    PDF (3143KB)(296)   

中国汉族人、韩国人和日本人作为东亚主体人群,其中中国汉族人呈现由北向南的梯度混合,在遗传结构上存在不同程度的差异。为实现对中国南-北方汉族人、韩国人和日本人的高分辨率遗传划分,本研究收集和分析了文献报道和实验室前期数据筛选出的1185个东亚人群祖先信息性SNPs (ancestry informative SNPs, AISNPs),应用softmax与随机森林两种机器学习算法构建族群遗传划分模型,然后利用系统发育树、STRUCTURE和主成分分析方法进一步评估不同模型AISNPs位点组合的族群分类效果,最终筛选出234-AISNP的最优组合,softmax模型准确率为92%,实现了南方汉族人、北方汉族人、韩国人和日本人的高精度区分。本研究测试的两种机器学习算法模型为近距离人群的高分辨率划分提供了重要参考,可作为法医DNA族群推断体系位点开发的重要工具。

BSCL2基因复合杂合突变导致先天性全身性脂肪萎缩的分子机制研究
叶静雅, 黄爱洁, 付真真, 龚颖芸, 杨洪远, 周红文
遗传    2022, 44 (10): 926-936.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-222
录用日期: 2022-09-26

摘要442)   HTML15)    PDF (1396KB)(320)   

先天性全身性脂肪萎缩(congenital generalized lipodystrophy,CGL)是一种极端罕见的常染色体隐性遗传病,表现为明显的全身脂肪极度缺失,肌肉感明显,并伴有一系列的代谢指标异常,包括严重的胰岛素抵抗,高血糖,高脂血症,脂肪肝以及黑棘皮等。本文针对1例CGL患者及其家系进行研究。先证者为19岁年轻女性,自幼皮下脂肪缺如,血清瘦素水平仅0.14 μg/L。对患者及其亲属(父母、弟弟)进行全基因组检测,显示该患者BSCL2基因5号外显子存在复合杂合突变(c.560A>G和c.565G>T),c.560A>G突变导致对应编码的187位的氨基酸由酪氨酸突变为半胱氨酸(p.Y187C),从而引起BSCL2编码的SEIPIN蛋白发生错义突变;c.565 G>T突变引起对应编码的189位氨基酸转为终止密码子(p.E189X),产生蛋白截短突变。经Sanger测序验证,患者父亲携带c.565G>T杂合突变,患者母亲携带c.560A>G杂合突变,患者弟弟未携带BSCL2基因致病性突变。本研究通过转染突变p.Y187C质粒至HEK293细胞,观察到SEIPIN蛋白量及与甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT3)互作减少;原代培养的患者皮肤成纤维细胞体外功能实验表明,患者的SEIPIN蛋白量明显低于正常健康人,加入组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitors, HDACis)可部分挽救SEIPIN蛋白表达。此外,油酸刺激下患者皮肤成纤维细胞脂滴小于正常健康人。本文同时综述国内外既往文献中报道的BSCL2基因突变位点,丰富了CGL的临床表型谱和致病基因突变谱,有助于提高临床医生对CGL的临床诊治和致病机制的理解。

特发性低促性腺激素性性腺功能减退症FGFR1CEP290基因变异研究
王姗姗, 赵琬怡, 吴慧潇, 舒梦, 袁嘉欣, 方丽, 徐潮
遗传    2022, 44 (10): 937-949.   DOI: 10.16288/j.yczz.22-196
录用日期: 2022-09-29

摘要319)   HTML8)    PDF (1374KB)(151)   

特发性低促性腺激素性性腺功能减退症(idiopathic hypogonadotropic hypogonadism, IHH)是由于促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone, GnRH)缺乏或作用缺陷引起以性腺发育不良为特征的内分泌罕见病。依据是否并发嗅觉障碍可以分为嗅觉正常特发性低促性腺激素性性腺功能减退症(normosmic isolated hypogonadotropic hypogonadism, nIHH)和嗅觉障碍的卡尔曼综合征(Kallmann syndrome, KS)。本研究收集并分析了1例nIHH散发病例的临床资料。全外显子测序证实患儿同时携带FGFR1基因变异(c.2008G>A, p.E670K)和遗传于其母亲的CEP290基因变异(c.964G>A, p.D322N)。生物信息学分析发现FGFR1基因突变(c.2008G>A)改变FGFR1蛋白TK2结构域,影响FGFR1受体的功能及下游细胞信号转导通路的激活。CEP290基因(c.964G>A)可能影响GnRH神经元的正确迁徙途径导致IHH,CEP290蛋白与FGFR1蛋白之间存在相互作用。本研究结果扩展了IHH致病基因表达谱,为探究IHH的致病机制提供了新的方向,并为该类疾病的临床精准诊疗提供了借鉴和参考。