JIA 2022-4期 发布

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尽管草莓镶脉病毒（SVBV）的基因组全序列已经确定，生物信息学分析显示SVBV基因组可编码7个不同的蛋白，但每个蛋白的确切功能并不是非常清楚。在本研究中，我们提供了如下能够验证SVBV编码的P1蛋白（SVBV-P1）所具有的几个特点的证据。利用蛋白定位预测工具分析SVBV-P1蛋白亚细胞定位，共聚焦观察SVBV-P1浸润的本氏烟叶片，结果显示SVBV-P1蛋白定位于本氏烟表皮细胞的细胞质、细胞壁和胞间连丝，还能够在细胞质中形成与微管和内质网相关的包涵体。稀释的SVBV-P1浸润本氏烟叶片，使SVBV-P1蛋白在单细胞表达，结果显示一段时间之后SVBV-P1蛋白能从本氏烟叶片上农杆菌浸润的侵染点细胞转移到邻近的细胞，表明SVBV-P1蛋白具有胞间移动的能力。进一步将稀释的SVBV-P1与马铃薯X病毒（PVX）运动缺陷型突变体共浸润本氏烟叶片，结果显示PVX突变体能从单细胞移动至周围的细胞，表明SVBV-P1蛋白能促进失去运动功能的PVX突变体在本氏烟叶片的细胞间运动。最后，酵母双杂交实验与双分子荧光互补分析显示，SVBV-P1与SVBV-CP共转化的酵母菌能正常生长，SVBV-P1与SVBV-CP共浸润的本氏烟叶片出现荧光，表明SVBV-P1蛋白能与SVBV编码的外壳蛋白互作，而外壳蛋白是花椰菜花叶病毒属病毒粒子的主要成分。电泳迁移率试验测定结果显示，与SVBV-P1蛋白孵育的DNA在电泳过程中并未出现阻滞，说明SVBV-P1蛋白缺乏结合DNA的能力。综上所述，我们的研究结果表明SVBV-P1蛋白很可能是SVBV的运动蛋白，并且为进一步研究花椰菜花叶病毒属病毒的运动蛋白功能提供了新的思路。

水稻干尖线虫可侵染水稻、大豆、棉花等多种作物，给农业生产造成严重损失。丝氨酸羧肽酶（SerineCarboxypeptidases，SCP）是植物寄生线虫致病的一个关键因子，但丝氨酸羧肽酶在水稻干尖线虫中的致病机制并不清楚。本研究以水稻干尖线虫为对象，利用原位杂交、qRT-PCR、瞬时表达、真核表达以及基因沉默等方法对水稻干尖线虫丝氨酸羧肽酶（AbSCP1）的功能进行研究。研究得出，AbSCP1基因全长1425 bp，编码氨基酸长度为474aa。AbSCP1编码蛋白具有信号肽、无跨膜结构域，与香蕉穿孔线虫SCP蛋白的序列相似性为67%。不同龄期水稻干尖线虫AbSCP1的qPCR分析得出，该基因在幼虫中的表达量最高，其次是雌虫、雄虫和卵。通过原位杂交证实，AbSCP1在水稻干尖线虫的食道腺中表达。使用昆虫细胞表达系统获得了AbSCP1蛋白，通过与特异性底物反应证实了该蛋白的羧肽酶活性，并得出了酶促反应最适的pH为4.5。使用烟草瞬时表达系统表达AbSCP1，在烟草细胞核中出现强烈的特异荧光信号，说明AbSCP1被定位在植物细胞核中。使用RNAi研究AbSCP1对水稻干尖线虫致病力、繁殖力的影响。结果得出，水稻干尖线虫取食AbSCP1特异的dsRNA 24 h后，AbSCP1的表达量显著下降。使用基因沉默后的线虫分别接种水稻和灰葡萄孢，分别统计水稻的发病等级和线虫数。结果表明，AbSCP1被沉默后，水稻干尖线虫的致病力、繁殖率均显著下降。本研究首次在水稻干尖线虫中明确了SCP是一类可被分泌到寄主细胞核中发挥作用的蛋白酶类效应子，在线虫寄生寄主过程中起到重要作用。本研究的成果将为以AbSCP1为靶标开发高效、安全的水稻干尖线虫防治措施奠定基础。

一步法基因组预测方法广泛应用于畜禽育种中，它可以在一个模型中同时考虑有基因分型和无基因分型的个体信息。目前，基于群体水平的全基因组序列数据快速增长，如何在一步法基因组预测中更好地利用序列数据提高基因组预测准确性备受关注。研究表明，通过整合来自公共数据库的生物学先验信息可提高基因组预测的准确性。因此，本研究中对一步法基因组预测模型进行扩展，以探究如何在模型中有效地整合基因组注释信息提高基因组预测的性能。本研究以黄羽肉鸡群体为实验对象，群体共有1338个个体及23个性状，其中895个个体具有填充的全基因组序列数据，包含5127612个单核苷酸多态性（SNP）标记。研究考虑了不同注释信息与模型的组合，提出四种扩展的一步法模型，并与原始的一步法及基于单倍型的一步法模型进行比较。对于整合基因组注释信息的扩展一步法模型，我们根据鸡的基因组注释信息对SNP标记进行映射，在基因区域和外显子区域分别共映射到3155524和94837个SNP标记。随后采用这些映射到的SNP标记依据不同模型的规则构建基因组亲缘关系矩阵并用于基因组预测。研究结果发现，扩展的一步法模型在其中15个性状中优于其它基准模型。相比于原始的一步法模型，扩展的一步法模型预测能力可提升约2.5%~6.1%。此外，为了进一步提升一步法模型利用序列数据时的基因组预测准确性，我们在该群体中研究了参考群基因分型策略。结果显示在大部分情况下按家系均匀选择的策略来对个体进行基因分型优于随机选择的方式。综上，本研究在一步法框架下，扩展了基因组预测模型，使其整合序列数据以及基因组注释信息。验证了合理利用基因组注释信息和填充的序列数据可提高一步法基因组预测模型的预测能力。而且，在利用序列数据的同时，通过最大化参考群体和候选群体之间的期望亲缘关系来进行基因分型可进一步提高一步法模型的预测能力。本研究的创新在于通过序列数据将基因组注释信息整合至一步法模型中，为在一步法基因组预测方法中有效利用序列数据提供了有益参考。

早期营养干预是调控成年动物肠道微生物区系的重要驱动力。然而，对于羔羊早期营养调控产生后效应的机制还没有统一的认识。本研究将60只20日龄羔羊分为随母哺乳（ER）和人工饲养（AR）两组，研究了AR策略对断奶前（20-60日龄）羔羊瘤胃微生物区系、发酵功能和组织形态的影响及其在育肥期（61-180日龄）的后效应。在断奶前阶段，ER羔羊随母哺乳并补饲开食料，AR羔羊则用代乳粉和开食料人工喂养。在育肥阶段，两个处理的所有羔羊均饲喂相同的育肥日粮。在60、120和180日龄时，每组分别屠宰6只羔羊，采集瘤胃内容物和组织样品以备检测相关指标。与ER羔羊相比，AR羔羊20-180日龄干物质采食量显著增加（P<0.05），61-120日龄日增重显著提高（P<0.05），121-180日龄日增重呈上升趋势（0.05<P<0.1）。虽然断奶前羔羊瘤胃短链脂肪酸（SCFA，包括乙酸、丙酸和丁酸）组间无显著差异（P>0.05），但育肥全期AR羔羊的瘤胃SCFA显著高于ER羔羊（P<0.05）。试验全期AR羔羊瘤胃角质层厚度低于ER羔羊（P<0.05）。随着羔羊从60-180日龄的生长，AR和ER组羔羊的瘤胃细菌多样性差异显著变大（P<0.05）。与ER羔羊相比，AR羔羊60日龄瘤胃螺旋体门（Spirochaetes）和密螺旋体属（Treponema）、120日龄瘤胃放线杆菌门（Actinobacteria）和琥珀酸杆菌属（Succiniclasticum）及180日龄瘤胃变形杆菌门（Proteobacteria）菌群相对丰度显著提高（P<0.05），但60-180日龄瘤胃硒单胞菌属（Selenomonas）、180日龄时瘤胃厌氧弧菌属（Anaerovibrio）菌群相对丰度显著降低（P<0.05）。综上所述，断奶前早期干预通过提高羔羊干物质采食量，促进了瘤胃发育、对瘤胃发酵产生积极的后效应，对肥育羔羊增重性能也产生了一定的后效作用。建议利用早期人工饲养策略改善育肥羔羊瘤胃发酵功能。

奶畜动物体内中含过量的氨不但会降低其自身健康而且还会生产出对人体有害的食品。为了开发有效的预防和治疗方法，有必要对奶牛体内含有过量NH3的分子机制展开一系列研究。本研究使用奶牛乳腺上皮细胞为研究对象，通过高通量测序，实时定量PCR，Westernblot分析，荧光素酶报告实验，流式细胞分析，透射电镜，H&E染色和免疫组织化学等方法展开实验。利用NH₄Cl处理奶牛乳腺上皮细胞，构建NH₄Cl诱导的炎症模型和NH₄Cl处理的奶牛乳腺上皮细胞circRNAs表达谱，以空白组为对照组，NH₄Cl处理的奶牛乳腺上皮细胞为实验组，获得28个CircRNA差异大于2倍，P值小于0.05，其中17个上调，11个下调。circ02771显示出最显著的差异，倍数变化为4.12。通过绘制circRNA-miRNA靶点的相互作用网络图，发现共有255对circRNA-miRNA，包括circRNA-02771/miR-194b。序列分析表明，circ02771源于14号染色体上的26360485-26402413，在circ02771中存在一个amiR-194b结合位点。实验结果也表明，与野生型载体共转染后，miR-194b的荧光素酶活性显著降低（P<0.05），但与突变型载体共转染后，荧光素酶活性无显著差异（P<0.01）。circRNA-02771的过度表达显著降低（P<0.01）miR-194b的表达。证明circRNA-02771/miR-194b调控关系是成立的。实验分析发现miR-194b是与TGIF1的3'-UTR结合的miRNA之一。TGIF1的表达被miR-194b模拟物下调（P<0.05）。荧光素酶报告分析的结果表明，miR-194b的过度表达降低了野生型报告基因3'-UTR中的荧光素酶活性（P<0.01），但突变报告基因中的荧光素酶活性没有显著改变。结果证明miR-194b特异性的靶向TGIF1。流式细胞术结果显示circ02771和TGIF1显著增加奶牛乳腺上皮细胞的凋亡。EdU实验显示circ02771和TGIF1能够使细胞中的荧光强度降低。表达水平检测显示circ02771和TGIF1显著增强（P<0.01）PGLYRP1、和PTX3的表达。这些研究证明circ02771和TGIF1促进奶牛乳腺上皮细胞凋亡和炎症。我们的数据表明，NH₄Cl通过circ02771/miR-194b/TGIF1轴导致奶牛乳腺上皮细胞凋亡和炎症。

研究西北地区（西宁、武威）玉米间作豆科绿肥系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向玉米的氮素转移量，探讨间作条件下玉米利用豆科绿肥生物固氮的可能性。试验处理包括玉米单作、绿肥（箭筈豌豆和毛叶苕子）单作、玉米和绿肥间作。与绿肥单作相比，间作绿肥的生物固氮效率无显著变化（西宁毛叶苕子除外）；但西宁、武威两地箭筈豌豆生物固氮量分别从1.16和1.10 g/盆显著降低至0.77和0.55 g/盆，西宁毛叶苕子生物固氮量从1.02 g/盆显著降低至0.48 g/盆。西宁和武威间作系统中，箭筈豌豆氮素转移量分别为21.54和26.81 mg/盆，占玉米吸氮量的32.9和5.9%；毛叶苕子的氮素转移量分别为39.61和46.22 mg/盆，占玉米吸氮量的37.0和23.3%。路径分析结果表明，绿肥生物固氮量主要与土壤养分与地上部干物质量相关，氮素转移量主要与土壤δ¹⁵N相关。结果表明，玉米吸氮量的5.9～37.0%来自于豆科绿肥生物固氮，毛叶苕子的氮素转移量高于箭筈豌豆。综上所述，与豆科绿肥间作，是玉米有效利用豆科绿肥生物固氮的可能途径。

✺ WANG Han-jie, Jingjing WANG, Xiaohua YU