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基因组和DNA甲基化组联合分析筛选猪肉质性状关键基因

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中国农业科学 2024年第7期57卷 1394-1406页

作者：赵真坚王凯陈栋申琦余杨崔晟頔王俊戈陈子旸禹世欣陈佳苗王翔枫唐国庆四川农业大学动物科技学院/农业农村部畜禽生物组学重点实验室/畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室/猪禽种业全国重点实验室

【背景】猪的肉质性状是重要的经济性状。研究影响各类肉质性状的分子机制，发掘关键基因，从而指导猪的遗传改良，对改善猪肉品质具有重要意义。当前肉质相关的机制研究主要是基于DNA的基因组研究，而对肉质性状的DNA甲基化研究以及结... 详细信息

【背景】猪的肉质性状是重要的经济性状。研究影响各类肉质性状的分子机制，发掘关键基因，从而指导猪的遗传改良，对改善猪肉品质具有重要意义。当前肉质相关的机制研究主要是基于DNA的基因组研究，而对肉质性状的DNA甲基化研究以及结合基因组和甲基化组的综合分析却鲜有报道。【目的】通过基因组和DNA甲基化组联合分析，筛选、鉴定了影响猪肉质的潜在关键基因。为猪肉品质的遗传改良研究提供借鉴。【方法】检测了140头大白猪背最长肌的28个肉质性状，通过表观基因组关联分析(EWAS)与全基因组关联分析(GWAS)筛选了各性状显著关联的CpG和SNP位点。随后以SNP为协变量对GWAS和EWAS重叠的显著关联位点进行条件关联分析，进一步筛选具有独立效应的CpG位点。然后以CpG位点的甲基化水平为因变量，以SNP为自变量进行关联分析从而鉴定甲基化数量性状位点(meQTL)。最后使用顺式甲基化数量性状位点(cis-meQTL)作为工具变量进行孟德尔随机化分析，从而推断cis-meQTL与表型之间的因果关系，同时对位点进行注释，鉴定潜在的关键基因。【结果】(1)在屠宰45 min黄度值(b45min)、滴水损失(DL)、二十二碳六烯酸(C22:6n-3)3个肉质性状上，EWAS和GWAS在相同基因组区域鉴定到显著关联位点。(2)b45min的7个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著，DL有1个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著，而C22:6n-3的3个位点在使用SNP作为协变量分析后不再显著，表明EWAS鉴定的b45min的7个CpG位点和DL的1个CpG位点的显著关联不受附近的显著SNP影响。(3)b45min的7个CpG位点和DL的1个CpG位点共鉴定了10个meQTL，但绝大多数是trans-meQTL，只有一个CpG位点(SSC12:44 254 675 bp)鉴定到一个cis-meQTL，表明该位点可能受到近距离SNP调控。(4)孟德尔随机化分析显示该CpG位点(SSC12:44 254 675 bp)与b45min表型存在一定的因果关联。(5)对该位点注释发现，距离CpG位点(SSC12:44 254 675 bp)和其cis-meQTL最近的基因是NOS2，且CpG位点位于NOS2基因内。【结论】综合DNA甲基化组合基因组数据联合分析结果，可以推测NOS2基因是肉色性状关键候选基因，其DNA甲基化、SNP共同作用调控基因表达，进而影响肉色性状相关基因表达。

关键词：表观基因组关联分析全基因组关联分析肉质性状 DNA甲基化甲基化数量性状位点

NOS2基因DNA甲基化编辑调节NO浓度影响肌肉发育通路基因的表达

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畜牧兽医学报 2024年第3期55卷 984-994页

作者：申琦王凯赵真坚陈栋余杨崔晟頔王俊戈陈子旸吴平先唐国庆四川农业大学动物科技学院农业农村部畜禽生物组学重点实验室成都611130 四川农业大学畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室成都611130 四川农业大学动物科技学院猪禽种业全国重点实验室成都611130 新希望六和股份有限公司北京100102 国家生猪技术创新中心重庆402460

旨在探究对一氧化氮合成酶(NOS)2进行DNA甲基化编辑后对肌红蛋白的调控作用机制,并研究其对神经元一氧化氮合酶(nNOS)和内皮细胞一氧化氮合酶(eNOS)的表达水平是否有影响。本试验采用DNA甲基化编辑技术在猪肾细胞系PK-15细胞对基因NOS2... 详细信息

旨在探究对一氧化氮合成酶(NOS)2进行DNA甲基化编辑后对肌红蛋白的调控作用机制,并研究其对神经元一氧化氮合酶(nNOS)和内皮细胞一氧化氮合酶(eNOS)的表达水平是否有影响。本试验采用DNA甲基化编辑技术在猪肾细胞系PK-15细胞对基因NOS2进行甲基化编辑,在猪肾细胞中检测NOS2基因启动子DNA甲基化水平、NOS2表达水平、细胞内一氧化氮浓度以及肌纤维和肌红蛋白相关基因的表达。结果发现,NOS2基因启动子前500 bp区域平均DNA甲基化水平降低,但差异不显著,而gRNA2结合位点附近的CpG位点甲基化水平增高。此外,对NOS2进行甲基化编辑后,NOS2基因表达量和其iNOS蛋白质表达量显著降低。随着NOS2表达降低,nNOS和eNOS表达显著增加。MYHC-Ⅱb和MYHC-Ⅱx的表达水平显著下降,Myoglobin蛋白表达也显著下降。综上,NOS2基因的异常表达能够影响细胞中的NO生成,同时也会影响NOS1和NOS3的表达,以及和肌肉发育相关基因的表达。

关键词： NOS2 DNA甲基化 NO 肌纤维肌红蛋白

杜洛克猪剩余采食量的社会遗传效应与其他经济性状的关联分析

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中国畜牧杂志 2024年第8期60卷 141-145页

作者：禹世欣王书杰赵真坚陈栋申琦余杨崔晟頔王俊戈陈子旸陈佳苗王翔枫唐国庆四川农业大学动物科技学院猪禽种业全国重点实验室四川成都611130 四川农业大学动物科技学院农业农村部畜禽生物组学重点实验室四川成都611130 四川农业大学畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室四川成都611130

本试验旨在探究杜洛克猪剩余采食量(RFI)的社会遗传效应(SGE)对其生长性能、胴体性能和肉品质产生的影响。选用209头杜洛克猪作为试验对象,从平均83日龄(平均体重33.6 kg)开始饲养到平均177日龄(平均体重111.0kg)。选择SGE最小的10头和... 详细信息

本试验旨在探究杜洛克猪剩余采食量(RFI)的社会遗传效应(SGE)对其生长性能、胴体性能和肉品质产生的影响。选用209头杜洛克猪作为试验对象,从平均83日龄(平均体重33.6 kg)开始饲养到平均177日龄(平均体重111.0kg)。选择SGE最小的10头和最大的10头作为LRS组和HRS组,对比2组的生长性能、胴体性能和肉品质。结果表明:在生长性能方面,HRS组的饲料转化率(FCR)和平均日采食量(ADFI)极显著低于LRS组;在胴体性能方面,HRS组的胴体全重和胴体直长显著高于LRS组,而背膘厚显著低于LRS组;在肉品质方面,HRS组腰肌组织屠宰后45min肉色a值显著高于LRS组。此外,HRS组背最长肌的韧性极显著高于LRS组,肌内脂肪含量和大理石纹显著低于LRS组。综上所述,杜洛克猪RFI的SGE对其生长性能、胴体性能和肉品质均产生一定的影响。因此,在对RFI进行选育时需考虑SGE的影响。

关键词：社会遗传效应杜洛克猪生长性能胴体性能肉质

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利用GWAS和DNA甲基化共定位鉴定猪肉质性状的候选基因

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畜牧兽医学报 2024年第5期55卷 1945-1957页

作者：崔晟頔王凯赵真坚陈栋申琦余杨王俊戈陈子旸禹世欣陈佳苗王翔枫唐国庆四川农业大学动物科技学院猪禽种业全国重点实验室成都611130 四川农业大学动物科技学院农业农村部畜禽生物组学重点实验室成都611130 四川农业大学“畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室” 成都611130 新希望六和股份有限公司成都625014

为了更深入地了解肉质性状的遗传基础,本研究使用基于基因型填充的测序数据进行了GWAS分析并与之前的发表的EWAS结果进行共定位分析。该研究发现了515个全基因组水平显著的SNPs位点和4 134个达建议显著阈值的SNPs位点,这些位点共涉及40... 详细信息

为了更深入地了解肉质性状的遗传基础,本研究使用基于基因型填充的测序数据进行了GWAS分析并与之前的发表的EWAS结果进行共定位分析。该研究发现了515个全基因组水平显著的SNPs位点和4 134个达建议显著阈值的SNPs位点,这些位点共涉及406个基因,其中包括262个蛋白质编码基因,最终确定了6个可能与肉质性状相关的重要候选基因。同时,与EWAS的结果进行比较,发现有12个显著的CpG位点与显著SNP位点存在重叠。通过这些研究可以为改善猪肉品质的育种工作提供更坚实的理论基础和数据支持。

关键词：全基因组关联分析 SNPs 肉质性状

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基于计算机视觉技术的猪肌内脂肪含量和眼肌面积测定系统的研发

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畜牧兽医学报 2024年第9期55卷 3843-3852页

作者：陈栋周文譞赵真坚申琦余杨崔晟頔王俊戈陈子旸禹世欣陈佳苗王翔枫吴平先郭宗义王金勇唐国庆四川农业大学动物科技学院猪禽种业全国重点实验室成都611130 四川农业大学动物科技学院农业农村部畜禽生物组学重点实验室成都611130 四川农业大学“畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室” 成都611130 国家生猪技术创新中心重庆402460

旨在开发基于计算机视觉技术的猪肉质图像快速鉴别方法,为解决猪肉质传统测定方法缺陷和构建猪肉质快速测定系统奠定技术基础。本研究采用canny边缘检测算法、归一化、伽马校正、自适应直方图均衡化和阈值化等方法进行图像处理,利用二... 详细信息

旨在开发基于计算机视觉技术的猪肉质图像快速鉴别方法,为解决猪肉质传统测定方法缺陷和构建猪肉质快速测定系统奠定技术基础。本研究采用canny边缘检测算法、归一化、伽马校正、自适应直方图均衡化和阈值化等方法进行图像处理,利用二维信息模拟了猪背最长肌的三维模型,开发了基于图像的猪肌内脂肪含量计算机视觉测定方法。利用人工描绘和计算机视觉轮廓搜寻技术开发了基于图像处理的眼肌面积识别方法。利用Open CV和C++实现各方法的底层算法程序,研发了一套猪肌内脂肪含量和眼肌面积的测定系统,并利用250头不同品种的试验猪进行了应用测试。测试结果显示,肌内脂肪含量检测模块能够快速实现肌内脂肪图形信息的提取与预测,单个样品检测时间平均不超过2 min,准确性可达0.54,且测定离散系数为0.062,具有较强的稳定性。眼肌面积与背膘厚检测模块能够通过人工与计算机结合的方式快速测定眼肌面积和背膘厚。本研究建立的检测方法和软件系统能够实现猪肌内脂肪含量、背膘厚和眼肌面积的快速检测。

关键词：计算机视觉图像处理肌内脂肪含量猪

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2款猪液相芯片性能比较分析

现代畜牧科技 2024年第1期 1-5页

作者：王俊戈崔晟頔陈子旸申琦余杨陈栋赵真坚王书杰吴平先郭宗义王金勇唐国庆四川农业大学动物科技学院猪禽种业全国重点实验室农业农村部畜禽生物组学重点实验室畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室四川成都610000

目的:比较30K液相芯片和50K液相芯片的性能。方法:该研究收集共322头纯种大白猪和杜洛克猪的生长性能测定记录,使用30K液相芯片和50K液相芯片对其中177头进行基因组分型,用358头大白猪、长白猪和杜洛克猪的重测序数据作为填充参考群体... 详细信息

目的:比较30K液相芯片和50K液相芯片的性能。方法:该研究收集共322头纯种大白猪和杜洛克猪的生长性能测定记录,使用30K液相芯片和50K液相芯片对其中177头进行基因组分型,用358头大白猪、长白猪和杜洛克猪的重测序数据作为填充参考群体进行填充,分析2款芯片的填充效果,利用2款芯片的原始和填充数据对日增重、日采食量和饲料转化率进行全基因组关联分析,并对比3个性状的GWAS结果。结果:30K液相芯片的参考填充准确率高于50K液相芯片,50K液相芯片的自填充GWAS分析结果优于30K液相芯片,而参考填充GWAS分析效果,50K液相芯片发现位点较多,但整体情况30K液相芯片较好。结论:30K液相芯片在分析过程中具有整体上的优势。

关键词：猪液相芯片基因型填充基因组关联分析

小鼠Prestin基因表达及启动子转录活性分析

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小鼠Prestin基因表达及启动子转录活性分析

作者：赵真坚四川农业大学

学位级别：硕士

本研究通过实时荧光定量PCR、基因克隆、双荧光素酶报告实验等方法,研究了prestin基因在各组织中的表达和差异,对该基因不同转录变异体对应的不同启动子转录活性进行了深入分析,并结合生物信息学的方法预测了相关顺式调控元件和调控因子... 详细信息

本研究通过实时荧光定量PCR、基因克隆、双荧光素酶报告实验等方法,研究了prestin基因在各组织中的表达和差异,对该基因不同转录变异体对应的不同启动子转录活性进行了深入分析,并结合生物信息学的方法预测了相关顺式调控元件和调控因子,获得以下结果：(1)通过实时荧光定量对prestin基因在大脑、睾丸和耳蜗中总体表达量进行检测,发现prestin除了在耳蜗中特异性高表达外,在小鼠睾丸和大脑中也有表达。随后检测了prestin基因转录变异体1表达量,发现除了耳蜗外,大脑和睾丸中同样存在着不同的转录变异体表达,转录变异体1在耳蜗、大脑和睾丸组织中分别占总表达量的58.08%、43.77%、62.91%。(2)通过分析prestin基因已知的3种：mRNA序列,针对不同转录变异体设计了特异性片段扩增,定性的研究该基因不同转录变异体的表达,发现耳蜗、大脑、睾丸、GC-1spg细胞中prestin基因均有转录本1的表达,在耳蜗中也扩增出转录变异体2或3。结合5’RACE实验扩增出睾丸中prestin基因mRNA的5’端序列,发现prestin基因在睾丸中表达转录变异体2或3,但没有发现其他未知的转录变异体。(3)通过克隆prestin基因5’端DNA序列,构建了启动子1和启动子2缺失片段载体,运用双萤光素酶报告系统,检测启动子区转录活性变化规律,发现启动子1在GC-1spg小鼠精原细胞中转录活性较低,而启动子2的转录活性较高。第一外显子上游-280bp到-765bp以内存在转录激活的转录调控元件,-765bp到-1096bp内存在转录抑制的调控元件,第二外显子上游-952bp内存在转录激活的调控元件,-952bp到-1954bp内存在转录抑制的调控元件。(4)结合生物信息学分析预测了上述调控区潜在的大量转录因子结合位点,发现转录调控因子GATA-3,-2,-1潜在的结合位点,结合已有报道,推测其可能在小鼠精原细胞中调控prestin基因的表达。本研究分析了prestin基因在耳蜗、睾丸和大脑中的表达,检测了启动子各区域的转录活性,为下一步阐明该基因的特异性表达调控模式奠定了基础。

关键词： prestin 小鼠表达转录调控

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基于机器学习的猪生长性状基因组预测

遗传 2023年第10期45卷 922-932页

作者：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四川农业大学动物科技学院农业农村部畜禽生物组学重点实验室成都611130 四川农业大学畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室成都611130 四川农业大学动物科技学院猪禽种业全国重点实验室成都611130 国家生猪技术创新中心重庆402460

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... 详细信息

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。

关键词：基因组估计育种值生长性状自动机器学习性能比较

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央行数字货币的政策规则和政策效应研究

国际金融研究 2024年第5期 15-26页

作者：王博赵真真南开大学金融学院

基于央行数字货币作为新政策工具的应用前景,本文依据货币数量理论将CBDC引入开放经济的DSGE模型,研究CBDC的政策规则设计及政策效应。本文发现:第一,国内商品通胀率、产出缺口和货币流通速度是构建数量型CBDC政策规则的有效名义锚,CPI... 详细信息

基于央行数字货币作为新政策工具的应用前景,本文依据货币数量理论将CBDC引入开放经济的DSGE模型,研究CBDC的政策规则设计及政策效应。本文发现:第一,国内商品通胀率、产出缺口和货币流通速度是构建数量型CBDC政策规则的有效名义锚,CPI、产出缺口、汇率偏离值和贸易平衡项是构建价格型CBDC政策规则的有效名义锚。第二,以CBDC为载体的货币政策对冲不利技术冲击时比传统泰勒规则更有效。第三,数量型CBDC政策具有维护经济稳定、调控国内商品通胀率的政策优势,价格型CBDC政策具有稳定利率、稳定汇率和调控通胀的政策优势,混合型CBDC政策具有刺激消费、拉动经济增长的政策优势。

关键词： CBDC政策规则 CBDC政策效应数量型货币政策价格型货币政策混合型货币政策