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基因组选配研究及其在畜禽育种中的应用

畜牧兽医学报 2024年第1期55卷 1-10页

作者：王元清王兢朱波陈燕徐凌洋王泽昭张路培高会江李俊雅高雪中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

基因组选配(genomic mating,GM)是利用基因组估计育种值、风险指数(有效性)、交配亲本互补信息等概念进行选配优化的方法,其侧重于最佳的交配组合而不是截断式选择,可以有效控制群体近交速率的增长、维持遗传多样性,是基因组时代下最具... 详细信息

基因组选配(genomic mating,GM)是利用基因组估计育种值、风险指数(有效性)、交配亲本互补信息等概念进行选配优化的方法,其侧重于最佳的交配组合而不是截断式选择,可以有效控制群体近交速率的增长、维持遗传多样性,是基因组时代下最具前瞻性的理论方法,具有更高的可行性、有效性,有望实现长期可持续的遗传进展。本文介绍了基因组选配的基本概念、原理与方法,并综述了畜禽育种中利用基因组信息优化选配的应用现状。此外,还提出了基因组选配亟待解决的问题以及未来研究方向。通过对这些问题的探索和研究,进一步提升基因组选配的效果,为推动畜禽育种的长期可持续发展提供参考。

关键词：基因组选配育种值近交遗传进展

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动物遗传评估软件研究进展

畜牧兽医学报 2024年第5期55卷 1827-1841页

作者：张元旭李竟王泽昭陈燕徐凌洋张路培高雪高会江李俊雅朱波郭鹏天津农学院计算机与信息工程学院天津300384 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

遗传评估软件在动物领域的应用极大地提高了育种工作效率。随着基因组测序技术不断完善和人工智能技术的兴起,动物遗传评估软件也得到了快速的发展。本文首先介绍了常规育种和基因组育种在动物育种领域的应用,然后重点回顾了GBLUP方法... 详细信息

遗传评估软件在动物领域的应用极大地提高了育种工作效率。随着基因组测序技术不断完善和人工智能技术的兴起,动物遗传评估软件也得到了快速的发展。本文首先介绍了常规育种和基因组育种在动物育种领域的应用,然后重点回顾了GBLUP方法、贝叶斯方法和机器学习以及深度学习方法的全基因组遗传评估软件的特点和发展历史,最后展望了计算机软件在动物遗传评估育种中的未来发展趋势,旨为动物育种领域的研究人员提供相关遗传评估软件的参考。

关键词：动物遗传评估软件研究进展常规育种全基因组育种贝叶斯方法 GBLUP 机器学习

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机器学习全基因组选择研究进展

畜牧兽医学报 2024年第6期55卷 2281-2292页

作者：李竟张元旭王泽昭陈燕徐凌洋张路培高雪高会江李俊雅朱波郭鹏天津农学院计算机与信息工程学院天津300384 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

机器学习方法是全基因组选择研究的重要分支,深度学习是近年来机器学习领域新的研究热点。本文介绍了机器学习以及深度学习全基因组选择研究的原理和应用发展,分别从模型框架、模型参数、特征选择等方面对深度学习全基因组育种值估计研... 详细信息

机器学习方法是全基因组选择研究的重要分支,深度学习是近年来机器学习领域新的研究热点。本文介绍了机器学习以及深度学习全基因组选择研究的原理和应用发展,分别从模型框架、模型参数、特征选择等方面对深度学习全基因组育种值估计研究进展进行了阐述,探讨了深度学习全基因组选择研究中面临的一些的问题,并对未来进行了展望。

关键词：全基因组选择研究进展机器学习深度学习原理与应用

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牛MED28基因编码区克隆、生物信息学分析及组织表达谱研究

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中国畜牧兽医 2024年 3225-3236页

作者：李晋男王亚慧邓天宇梁忙杜丽丽李柯安宁薛青青骞里高雪张路培朱波陈燕王泽昭李俊雅高会江青岛农业大学动物科技学院中国农业科学院北京畜牧兽医研究所黑龙江八一农垦大学动物科技学院

【目的】克隆牛介体复合物亚单位28(mediator complex subunit 28,MED28)基因CDS区，预测MED28蛋白的结构功能，并分析MED28基因在牛各组织中的表达水平，为后续研究MED28基因的功能奠定基础。【方法】以牛成肌细胞RNA反转录的cDNA为模... 详细信息

【目的】克隆牛介体复合物亚单位28(mediator complex subunit 28,MED28)基因CDS区，预测MED28蛋白的结构功能，并分析MED28基因在牛各组织中的表达水平，为后续研究MED28基因的功能奠定基础。【方法】以牛成肌细胞RNA反转录的cDNA为模板，利用PCR方法扩增并克隆牛MED28基因CDS区。运用MegAlign、Mega 11.0软件进行MED28蛋白的相似性比对和系统进化树构建，利用ProtParam、ProtScale、SOPMA、SWISSMODEL、MEME、STRING等在线软件分析MED28蛋白的理化性质及结构功能，并通过实时荧光定量PCR检测MED28基因在牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、小肠、肌肉组织中的表达量。【结果】试验成功克隆MED28基因CDS区，长度为537bp，编码178个氨基酸。相似性比对结果表明，牛MED28蛋白与山羊、绵羊的相似性最高；系统进化树显示，牛与山羊、绵羊的遗传距离最近，与鸡的遗传距离最远。MED28蛋白属于不稳定的亲水性蛋白，无跨膜区和信号肽，主要在细胞外发挥作用，含有2个N-糖基化位点和21个磷酸化位点。MED28蛋白二级结构由α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲组成，其中α-螺旋占比最大，蛋白结构稳定，与三级结构预测结果一致。蛋白互作网络分析表明，MED28蛋白与其家族的多种蛋白之间存在互作，且主要在转录途径和甲状腺信号通路中发挥作用。MEME预测结果表明，MED28蛋白的保守基序在牛、人、猪、小鼠、马、兔、山羊、绵羊之间是相同的；MED28蛋白结构域有低复杂度和卷曲螺旋序列。实时荧光定量PCR结果表明，MED28基因在牛肌肉组织中的表达量显著高于其他组织（P<0.05）。【结论】牛和羊的亲缘关系最近、蛋白相似性高。MED28蛋白亲水且结构稳定，存在N-糖基化位点和磷酸化位点，无跨膜区和信号肽，主要分布在细胞外，并参与转录途径和甲状腺信号通路。MED28基因在牛肌肉组织中高表达。以上结果可为进一步研究牛MED28基因的功能提供参考。

关键词：牛 MED28基因克隆生物信息学

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固原黄牛不同部位肌肉组织代谢组学分析

畜牧兽医学报 2024年第4期55卷 1565-1578页

作者：王中波刘爽贺丽霞冯雪杨梦丽汪书哲刘源冯兰丁晓玲冀国尚杨润军张路培马云宁夏大学动物科技学院宁夏回族自治区反刍动物分子细胞育种重点实验室银川750021 吉林大学动物科学学院长春130000 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

旨在探究与固原黄牛肉风味形成相关的关键代谢物、代谢途径和酶,为深入解析固原黄牛肉肉品组成提高肉品质量奠定基础。本研究选用同一生长条件下,24月龄的6头健康雄性固原黄牛作为研究对象,利用非靶向代谢组学技术对眼肉、肩肉和臀肉3... 详细信息

旨在探究与固原黄牛肉风味形成相关的关键代谢物、代谢途径和酶,为深入解析固原黄牛肉肉品组成提高肉品质量奠定基础。本研究选用同一生长条件下,24月龄的6头健康雄性固原黄牛作为研究对象,利用非靶向代谢组学技术对眼肉、肩肉和臀肉3个组进行代谢物分析鉴定,通过主成分分析、偏最小二乘法判别分析和聚类分析筛选差异代谢物,并对筛选结果进行富集分析。随后,利用FELLA分析调控不饱和脂肪酸合成代谢相关的途径以及潜在的关键代谢物,同时对差异代谢物进行WGCNA分析。代谢物分析结果显示,固原黄牛眼肉、肩肉和臀肉3个组共鉴定出689个代谢物,其中脂质和类脂分子占比32.08%,脂肪酸类代谢物49种,聚类分析肩肉组和臀肉组样本聚为一类,眼肉组样本单独为一类。N6,N6,N6-三甲基-L-赖氨酸(N6,N6,N6-trimethyl-L-lysine)和麦芽三糖(maltotriose)是眼肉、肩肉和臀肉组与组之间共同的差异代谢物,二者含量均在眼肉最高。KEGG通路分析显示,差异代谢物主要富集在不饱和脂肪酸生物合成、嘌呤代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等代谢通路。通过WGCNA分析筛选出与3个肌肉部位相关的模块,并鉴定出了各模块中的关键代谢物。本研究通过对固原黄牛不同部位肌肉组织进行代谢组学分析,鉴定到与肉品质差异和风味形成相关的10种关键代谢物和17种关键酶,为今后探究固原黄牛肉风味形成的分子调控机制和分子育种提供理论基础,同时也为其他肉牛的品质性状育种提供参考。

关键词：固原黄牛非靶向代谢组学风味不饱和脂肪酸分子育种

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基于品牌化思维的平凉红牛产业化开发探究

中国牛业科学 2024年第2期50卷 80-84页

作者：张长庆李浩黄建伟王瑨邹亚宁何颢闫晓波周亚丽邓倩牛小雄王晓谰周琪李娜娜胡俊伟张路培孟亚蓉平凉市牛产业开发办公室甘肃平凉744000 平凉市动物卫生服务中心甘肃平凉744000 平凉红牛研究院甘肃平凉744000 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京

随着经济社会的发展,农产品品牌化进程不断加快,已成为促进农业产业实现增值增效、引领产业高质量发展的重要方向。2008年“平凉红牛”注册为全国第一个活牛类证明商标以来,平凉市就开启了平凉红牛产业品牌化发展之路,虽然近十多年来发... 详细信息

随着经济社会的发展,农产品品牌化进程不断加快,已成为促进农业产业实现增值增效、引领产业高质量发展的重要方向。2008年“平凉红牛”注册为全国第一个活牛类证明商标以来,平凉市就开启了平凉红牛产业品牌化发展之路,虽然近十多年来发展取得了显著成效,但在推进产业化开发中仍面临诸多制约和挑战。本文基于品牌化思维,对“平凉红牛”品牌的形成与发展、产业品牌化发展现状、面临的困难与瓶颈、未来发展对策等内容进行了探究分析,旨在为平凉红牛产业品牌化、产业化开发提供些许启示或指导。

关键词：品牌化思维平凉红牛产业化开发探究

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牛亚科物种转座子与串联重复序列之间的进化关系

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中国农业科学 2022年第9期55卷 1859-1867页

作者：张瑞张天留范婷婷朱波张路培徐凌洋高会江李俊雅陈燕高雪中国农业科学院北京畜牧兽医研究所

【目的】重复序列是真核生物基因组中重要组成部分，对物种进化、基因遗传变异、转录调控等具有重要作用。研究旨在揭示牛亚科物种重复序列特征，研究转座子和串联重复序列间的进化关系，为牛亚科物种重复序列的研究提供理论支撑。【方... 详细信息

【目的】重复序列是真核生物基因组中重要组成部分，对物种进化、基因遗传变异、转录调控等具有重要作用。研究旨在揭示牛亚科物种重复序列特征，研究转座子和串联重复序列间的进化关系，为牛亚科物种重复序列的研究提供理论支撑。【方法】以普通牛、瘤牛、牦牛、水牛、野牛以及大额牛6个牛亚科物种的基因组序列为研究对象，利用TRF和RepeatMasker软件对6个牛亚科物种基因组中的串联重复序列（tandem repeats sequence,TRs）和转座子（transposable elements,TEs）进行鉴定，并通过本地BLAST比对，分析两类重复序列间的相似性，单位点（single-locus TRs, slTRs）和多位点串联重复序列（mutiple-locus TRs, mlTRs）以及转座子内部的串联重复特征。【结果】（1）6个牛亚科物种中，重复序列在普通牛中的比例最高，为49.13%，其次为水牛46.82%、大额牛46.66%、瘤牛42.70%、野牛42.36%、牦牛42.34%；其中转座子在基因组中的比例为40.57%—45.71%，高于串联重复序列的比例（1.50%—3.42%）。（2）串联重复序列中，mlTRs的比例（76%—99%）显著高于slTRs(1%—24%)，表明mlTRs为6个牛亚科物种中串联重复序列的主要组成。（3）TE-derieved的串联重复序列分析表明，TRs中43%—84%的序列来源于转座子，其中多位点串联重复序列可高达94%。（4）TRs-related转座子及其活性分析表明，与TRs具有相似性的转座子主要来自非长末端重复序列（non-Long Terminal Repeats, non-LTR），包括SINE(Short Interspersed Nuclear Element, SINE)和长末端重复序列（Long Interspersed Nuclear Element, LINE），其中SINE/Core-RTE（主要为BOV-A2）的数量（14 423—24 193）和相对丰度（4.06%—6.77%）最高，被认为是牛亚科物种中最年轻且最具活力的转座子。（5）转座子的串联重复特征分析表明，BovB在0—600 bp,L1＿BT在1 500—2 700 bp的序列分别发生了大量的串联重复，与consensus序列的一致性分别达93%和87%以上，且两段区域均为非编码区。【结论】重复序列在牛亚科物种中具有相似的分布特征，non-LTR是牛亚科物种TRs-relatedTEs的重要来源，且SINE/Core-RTE（主要为BOV-A2）为牛亚科物种最年轻且最具活力的转座子；同时串联重复序列又可作为转座子内部结构的组成部分，表明串联重复序列与转座子在基因组的进化过程相互影响、相互作用。

关键词：牛亚科转座子串联重复序列进化

黄牛circCAP2在前体脂肪细胞分化过程中的功能研究

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农业生物技术学报 2023年第7期31卷 1441-1449页

作者：高玉红冯雪汪书哲户春丽李芬张路培杨润军马云宁夏大学农学院/宁夏回族自治区反刍动物分子细胞育种重点实验室中国农业科学院北京畜牧兽医研究所吉林大学动物科学学院

环状RNA(circular RNA, circRNA)在调节前体脂肪细胞的增殖和分化中起着重要作用。前期高通量测序结果显示，circRNA-环化酶相关肌动蛋白细胞骨架调节蛋白2(circRNA-cyclase associated actin cytoskeleton regulatory protein 2, circCAP2)在黄牛(Bos taurus)前体脂肪细胞分化前后表达具有差异性。为探讨circCAP2在前体脂肪细胞分化过程中的作用机制，本研究通过Sanger测序及q PCR技术对circCAP2进行鉴定和表达模式分析。进一步利用过表达和干扰技术将其转染至黄牛前体脂肪细胞中，利用油红O染色方法检测脂肪细胞脂质积累情况，通过qPCR检测成脂标志基因表达，结果显示，circCAP2是真实存在且稳定表达的circRNA，在成熟的脂肪细胞中极高表达(P<0.01)。circCAP2过表达实验表明，在黄牛前体脂肪细胞中，过表达circCAP2显著促进脂肪细胞的脂质累积，显著上调成脂标志基因过氧化物酶增殖激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptor gamma, PPARγ)、脂肪酸结合蛋白4(fatty acid binding protein 4, FABP4)、增强子结合蛋白α(CCAAT/enhancer-binding protein α, C/EBPα)和C/EBPβ的表达(P<0.05)。而circCAP2干扰实验显示，干扰circCAP2显著抑制脂肪细胞中的脂质累积，且成脂标志基因PPARγ、FABP4、C/EBPα和C/EBPβ的表达水平显著下调(P<0.05)。综上表明，circCAP2可能是黄牛前体脂肪细胞分化的正调控因子，可作为改善黄牛育种中脂肪沉积的新型标志物。本研究为深入探究circCAP2在黄牛脂肪沉积中的调控机制提供参考。

关键词： circCAP2 黄牛过表达干扰前体脂肪细胞分化

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中国高档牛肉市场现状及发展趋势展望

中国畜牧杂志 2012年第4期48卷 34-37,40页

作者：张路培袁峥嵘中国农业科学院北京100193 中国医学科学院北京100193

本文在介绍我国高档肉牛行业发展的基础上,重点分析了国内高档牛肉特别是高品质绿色牛肉细分市场的发展状况及存在的问题,提出了促进行业发展的建议。

关键词：高档牛肉市场高品质绿色牛肉问题建议

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