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Whole‑genome transcriptome and DNA methylation dynamics of pre‑implantation embryos reveal progression of embryonic genome activation in buffaloes

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Journal of Animal Science and Biotechnology 2023年第6期14卷 2411-2427页

作者： Penghui Fu Du Zhang Chunyan Yang Xiang Yuan Xier Luo Haiying Zheng Yanfei Deng Qingyou Liu kuiqing cui Fei Gao Deshun Shi State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro‑Bioresources&Guangxi Key Laboratory of Animal Breeding and Disease Control Guangxi UniversityNanning 530004China. College of Animal Science and Technology Southwest UniversityChongqing 402460China. Genome Analysis Laboratory of the Ministry of Agriculture Agricultural Genomics Institute at ShenzhenChinese Academy of Agricultural SciencesShenzhen 518120China. Guangxi Key Laboratory of Buffalo Genetics Reproduction and BreedingGuangxi Buffalo Research InstituteChinese Academy of Agricultural ScienceNanning 530001China Guangxi Academy of Medical Sciences and the People’s Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region Nanning 530016China. Guangdong Provincial Key Laboratory of Animal Molecular Design and Precise Breeding School of Life Science and Engineering Foshan UniversityFoshan 528225China. Comparative Pediatrics and Nutrition Department of Veterinary and Animal SciencesFaculty of Health and Medical SciencesUniversity of CopenhagenDK 1870 C FrederiksbergDenmark.

Background During mammalian pre-implantation embryonic development(PED),the process of maternal-to-zygote transition(MZT)is well orchestrated by epigenetic modification and gene sequential expression,and it is related to the embryonic genome activation(EGA).During MZT,the embryos are sensitive to the environment and easy to arrest at this stage in vitro.However,the timing and regulation mechanism of EGA in buffaloes remain obscure.Results Buffalo pre-implantation embryos were subjected to trace cell based RNA-seq and whole-genome bisulfite sequencing(WGBS)to draw landscapes of transcription and DNA-methylation.Four typical developmental steps were classified during buffalo PED.Buffalo major EGA was identified at the 16-cell stage by the comprehensive analy-sis of gene expression and DNA methylation dynamics.By weighted gene co-expression network analysis,stage-spe-cific modules were identified during buffalo maternal-to-zygotic transition,and key signaling pathways and biological process events were further revealed.Programmed and continuous activation of these pathways was necessary for success of buffalo EGA.In addition,the hub gene,CDK1,was identified to play a critical role in buffalo EGA.Conclusions Our study provides a landscape of transcription and DNA methylation in buffalo PED and reveals deeply the molecular mechanism of the buffalo EGA and genetic programming during buffalo MZT.It will lay a foundation for improving the in vitro development of buffalo embryos.

关键词： Buffalo DNA methylome Embryonic genome activation Maternal-to-zygote transition Transcriptome

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卵泡液外泌体miRNA对颗粒细胞糖酵解途径介导多囊卵巢综合征患者卵泡发育的影响及其作用机制

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中国生物制品学杂志 2024年第2期37卷 160-165,171页

作者：曹建平张家宁单会荃刘宣苏杰崔奎青广西大学动物科学技术学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西南宁530000

目的评价卵泡液(follicular fluid,FF)外泌体miRNA对颗粒细胞(granulosa cells,GCs)糖酵解途径介导的多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)患者卵泡发育的影响,并探讨其作用机制。方法招募3名PCOS不孕患者和3名非PCOS不孕... 详细信息

目的评价卵泡液(follicular fluid,FF)外泌体miRNA对颗粒细胞(granulosa cells,GCs)糖酵解途径介导的多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)患者卵泡发育的影响,并探讨其作用机制。方法招募3名PCOS不孕患者和3名非PCOS不孕患者,测定2组患者在促排卵前的基线激素水平,通过短效长方案促排卵并穿刺取双侧FF,超速离心法收集外泌体,采用透射电镜进行鉴定。Trizol法提取外泌体总RNA,构建文库,进行miRNA测序及质控处理后,与参考基因组GRCh38进行比对。利用聚类Profiler R包进行差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)的GO注释分析和KEGG通路分析。应用Omnipath数据库对miRNA进行互作分析。随机抽取16个miRNA,通过qPCR检测,验证miRNA测序结果的准确性。结果与非PCOS组比较,PCOS组的黄体生成素(luteinizing hormone,LH)、抗缪勒管激素(anti-Mullerian hormone,AMH)、睾酮(testosterone)、窦卵泡数显著高于非PCOS组(t=2.479~9.163,P均<0.05)。2组FF外泌体边缘均清晰,中央淡染的杯口状囊泡,直径为100~150 nm,结构完整,外泌体浓度约为8×10^(10)particles/mL。miRNA测序共检测到928个miRNA,与非PCOS组比较,POCS组外泌体中共筛选出59个差异miRNA(DEmiRNA),其中31个上调,28个下调,且qPCR法检测的基因表达差异趋势与miRNA测序结果高度相似。在PCOS患者FF外泌体中,通过miRNA调控mRNA,可显著改变GCs糖酵解效率和细胞凋亡状态。PKM、PFKL、HK2是miRNA调节GCs糖酵解的关键靶基因,SLC2A1是miRNA调节GCs凋亡的关键靶基因。结论 PCOS患者FF外泌体miRNA可使GCs糖酵解减弱,并加速其凋亡,从而减少ATP及乳酸的产生,导致卵泡发育障碍。

关键词：多囊卵巢综合征卵泡液外泌体 miRNA 颗粒细胞糖酵解途径

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水牛卵泡不同发育阶段差异表达基因分析

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基因组学与应用生物学 2024年第5期43卷 853-863页

作者：徐晓晛蒋晗偲李志鹏崔奎青罗西尔杨春艳刘庆友广西大学动物科学技术学院南宁530004 中国农业科学院广西壮族自治区水牛研究所广西水牛遗传繁育重点实验室南宁530004 佛山科学技术学院生命科学学院佛山528225

本研究旨在利用转录组测序技术探究摩拉水牛(Bubalus bubalis)发情期不同大小卵泡的基因表达谱,并进一步了解其对卵泡发育过程中相关激素的影响。通过对摩拉水牛进行Ovsynch法同期发情处理,B超检测卵泡大小并按照大、中、小3种类型(>8 m... 详细信息

本研究旨在利用转录组测序技术探究摩拉水牛(Bubalus bubalis)发情期不同大小卵泡的基因表达谱,并进一步了解其对卵泡发育过程中相关激素的影响。通过对摩拉水牛进行Ovsynch法同期发情处理,B超检测卵泡大小并按照大、中、小3种类型(>8 mm、4~7 mm、0~3 mm)区分,活体采集卵泡液后提取RNA送单细胞转录组测序。将获得的数据进行组间两两比较,以|log2fold change|≥1且P<0.05为标准筛选差异转录本,并取各组差异表达转录本并集共1473个转录本做表达趋势筛选,其中587个转录本符合牛卵泡发育过程中的转录调控规律,通过GO和KEGG富集分析并筛选得到了33条通路,各通路主要与细胞间相互作用、类固醇生成和激素产生、细胞分化和发育、细胞运动、代谢调节、生理适应性等过程相关。通过对通路上的基因进行蛋白质互作网络分析,进一步获得了可能影响水牛卵泡发育过程中激素调节的关键基因,如BAMBI、FST、INHA、INHBA、INHBB、GATA6和GFAP。综上,该研究结果为进一步探究水牛卵泡发育过程中的关键基因及可能的分子调控机制提供了参考。

关键词：水牛(Bubalus bubalis) 卵泡大小卵母细胞激素调节转录组测序

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Understanding divergent domestication traits from the whole-genome sequencing of swamp-and river-buffalo populations

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National Science Review 2020年第3期7卷 686-701页

作者： Xier Luo Yu Zhou Bing Zhang Yi Zhang Xiaobo Wang Tong Feng Zhipeng Li kuiqing cui Zhiqiang Wang Chan Luo Hui Li Yanfei Deng Fenghua Lu Jianlin Han Yongwang Miao Huaming Mao Xiaoyan Yi Cheng Ai Shigang Wu Alun Li Zhichao Wu Zijun Zhuo Do Da Giang Bikash Mitra Mohammad Farhad Vahidi Shahid Mansoor Sahar Ahmed Al-Bayatti Eka Meutia Sari Neena Amatya Gorkhali Sigit Prastowo Laiba Shafique Guoyou Ye Qian Qian Baoshan Chen Deshun Shi Jue Ruan Qingyou Liu Animal Biotechnology Department Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran-North Region 11. National Institute for Biotechnology and Genetic Engineering 12. Animal Genetic Sources DepartmentDirectorate of Animal Resources Ministry of Agriculture 13. Department of Animal Science Faculty of Agriculture Syiah Kuala University 14. Animal Breeding DivisionNational Animal Science Research Institute Nepal Agriculture Research Council 15. Animal Science Department Universitas Sebelas Maret 16. International Rice Research Institute State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources Guangxi University CAS Key Laboratory of Genome Sciences and Information Beijing Institute of Genomics Chinese Academy of Sciences National Engineering Laboratory for Animal Breeding Key Laboratory of Animal Genetics Breeding and Reproduction of Ministry of Agriculture and Rural AffairsCollege of Animal Science and Technology China Agricultural University Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture Genome Analysis Laboratory of the Ministry of Agriculture Agricultural Genomics Institute at Shenzhen Chinese Academy of Agricultural Sciences CAAS-ILRI Joint Laboratory on Livestock and Forage Genetic Resources Institute of Animal ScienceChinese Academy of Agricultural Sciences International Livestock Research Institute Faculty of Animal Science and Technology Yunnan Agricultural University Bacgiang Agriculture and Forestry University Cellular Immunology Lab Department of Zoology University of North Bengal

Domesticated buffaloes have been integral to rice-paddy agro-ecosystems for millennia, yet relatively little is known about the buffalo genomics. Here, we sequenced and assembled reference genomes for both swamp and river buffaloes and we re-sequenced 230 individuals(132 swamp buffaloes and 98 river buffaloes)sampled from across Asia and Europe. Beyond the many actionable insights that our study revealed about the domestication, basic physiology and breeding of buffalo, we made the striking discovery that the divergent domestication traits between swamp and river buffaloes can be explained with recent selections of genes on social behavior, digestion metabolism, strengths and milk production.

关键词： Bubalus bubalis genome buffalo domestication re-sequencing traits

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Histone hyperacetylation of porcine fetal fibroblasts,not affecting cellular characteristics,improves the preimplantation developmental competence,quality and epigenetic status of cloned embryos

Histone hyperacetylation of porcine fetal fibroblasts,not af...

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第十五届中国实验动物科学年会

作者： JunMing Sun kuiqing cui ZhiPeng Li BangJun Gao JianRong Jiang QingYou Liu Ben Huang DeShun Shi Laboratory Animal Center Guangxi Medical University State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources Guangxi University

It is investigated how histone hyperacetylation of porcine donor cells improves the preimplantation developmental competence and epigenetic status of cloned embryos.The results showed the enhanced level of Ac H3 K14 was in a dose and time dependent manner.Along with the SAHA concentration increasing except for extreme concentration of 6 μM for 48 to 96 h,the outcome of histone hyperacetylation had not significant effect on cell morphology,cell viability and cell cycle.Histone hyperacetylation of PFFs did not affect the levels of Bax transcripts,but a significant decrease in HDAC1 mRNA occurred at 48-96 h in the hyperacetylation of donor cells.The SCNT embryos with histone hyperacetylation of donor cells showed significantly higher blastocyst formation rates and the total nuclei number compared to the control embryos.In addition,the histone Ac H3 K14 level of SCNT-SAHA embryos were significantly higher than those of IVF embryos at the 2-cells and 4-cells stages,but they were not different at the blastocyst stage.The expression levels of Cdx2 in SCNT-SAHA blastocysts were comparative with that of IVF blastocysts.The expression levels of OCT4 in SCNT-SAHA blastocysts were significantly higher than that of SCNT-Control embryos,but lower than that of the IVF embryos.In conclusion,histone hyperacetylation of donor cells did not affect cellular characteristics,moreover,improved quality of porcine SCNT embryos and partly corrected the abnormal histone acetylation modification.

关键词： SCNT donor HDACi reprogramming HDAC

来源： cnki会议评论

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Effects of Different Enucleation Methods on Developmental Potency of Pig Handmade Clone Reconstructed Embryos

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Animal Husbandry and Feed Science 2016年第3期8卷 134-138页

作者： Lv Lingyan Lu Xingrong Sun Junming Pan cuiling Lan Haien Wang Yanling cui kuiqing Xie Bingkun Guangxi Key Laboratory of Livestock Genetic Improvement Guangxi Institute of Animal SciencesNanning 530001China State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources Cuangxi UniversityNanning 530005China

Effects of different enucleation methods on developmental potency of pig handmade clone（HMC）reconstructed embryo was investigated in the paper.We compared enucleation efficiency of blind cut method,first polar body（Pb1）positioning method and demecolcine（DM）assisted enucleation,as well as their effects on development of HMC reconstructed embryos.The results showed that overall enucleation efficiency of Pb1 positioning method was significantly higher than that of blind cut method（P〈0.05）.The protuberance rate and overall enucleation efficiency of 0.4μg/mL DM treated group for 60 min was significantly higher than that of other concentrations and time treatment groups（P〈0.05）.For effects on development of HMC reconstructed embryos,there was no significant difference between DM-assisted enucleation and Pb1 positioning method.In conclusion,appropriate addition of DM could enhance enucleation efficiency of HMC,which had no significant influence on developmental potency of reconstructed embryos.

关键词： Enucleation methods Pig Handmade clone Developmental potency

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水牛溶菌酶基因家族的鉴定、进化与序列分析

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基因组学与应用生物学 2023年第1期42卷 1-12页

作者：苏杰李瑞伽高培培 Saif Ur Rehman 刘庆友李志鹏崔奎青广西大学动物科学技术学院南宁530004

溶菌酶是一种天然的抗菌物质,哺乳动物的乳汁、泪液和唾液等都含有溶菌酶。水牛(Bubalus bubalis)奶比奶牛(Bos taurus)奶含有更多的溶菌酶。水牛溶菌酶基因家族共有16位成员。本研究对水牛溶菌酶基因家族进行了系统分析。结果表明,水... 详细信息

溶菌酶是一种天然的抗菌物质,哺乳动物的乳汁、泪液和唾液等都含有溶菌酶。水牛(Bubalus bubalis)奶比奶牛(Bos taurus)奶含有更多的溶菌酶。水牛溶菌酶基因家族共有16位成员。本研究对水牛溶菌酶基因家族进行了系统分析。结果表明,水牛的溶菌酶基因与奶牛、山羊(Capra hircus)、绵羊(Ovis aries)的亲缘关系近。水牛溶菌酶理化性质分析表明,水牛溶菌酶大部分是碱性的、稳定的、热稳定性好的和亲水的。单核苷酸多态性分析表明,与奶牛溶菌酶相比,水牛溶菌酶基因编码的蛋白质有氨基酸变异和氨基酸序列插入。这些氨基酸的变异和插入可能是水牛溶菌酶与奶牛溶菌酶在抗菌能力上存在差异的原因。水牛乳腺中表达的溶菌酶基因的转录因子结合位点数高于奶牛的,这也可能是水牛乳腺溶菌酶表达量高于奶牛的重要原因。

关键词：溶菌酶水牛基因家族生物信息学分析

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骨形成蛋白-15基因研究进展

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生物技术通报 2012年第9期28卷 16-20页

作者：崔奎青朱鹏刘庆友石德顺广西大学动物科学技术学院南宁530005

骨形成蛋白-15(BMP-15)是属于转移生长因子-β超家族生长因子的一种分泌型信号分子,仅在卵母细胞中特异性表达,具有促进卵泡生长,阻止黄体早熟的作用。开展对BMP-15基因的研究将有助于人们从基因角度阐明不育或多胎的形成和发展机制,对... 详细信息

骨形成蛋白-15(BMP-15)是属于转移生长因子-β超家族生长因子的一种分泌型信号分子,仅在卵母细胞中特异性表达,具有促进卵泡生长,阻止黄体早熟的作用。开展对BMP-15基因的研究将有助于人们从基因角度阐明不育或多胎的形成和发展机制,对医学和畜牧业等领域将产生积极的影响。从BMP基因控制排卵数的机制入手,总结BMP-15基因的研究进展。

关键词：骨形成蛋白-15 生长分化因子排卵

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舍饲与放牧黑山羊血清生化指标及差异代谢物解析

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基因组学与应用生物学 2022年第9期41卷 1870-1880页

作者：王艳羊玉凤施雯冯彤黄孔威崔奎青李志鹏韦明松刘庆友广西大学动物科学技术学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530004 佛山科学技术学院生命科学与工程学院动物分子设计与精准育种广东省重点实验室佛山528225 广西农业职业技术大学畜牧研究院南宁530012

不同饲养方式对黑山羊(Capra hircus‘Black goat’)机体代谢、肉品质和风味有着较大影响,市场上放牧的马山黑山羊肉价格比舍饲的高约30%。为探讨不同饲养方式对黑山羊血清代谢的影响,本研究采集并制备了60只6月龄马山黑山羊血清,其中... 详细信息

不同饲养方式对黑山羊(Capra hircus‘Black goat’)机体代谢、肉品质和风味有着较大影响,市场上放牧的马山黑山羊肉价格比舍饲的高约30%。为探讨不同饲养方式对黑山羊血清代谢的影响,本研究采集并制备了60只6月龄马山黑山羊血清,其中放牧与舍饲各30只,系统分析了其血清生化指标和非靶向代谢物的差异。结果表明:舍饲组血清中总胆固醇(cholesterol,CHOL)的含量和低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL_C)的含量均极显著高于放牧组的(P<0.0001),而钙(Ca)的含量则显著低于放牧组的(P=0.0001)。血清代谢组结果显示,组间主要的差异代谢物包括脂肪酸、氨基酸和生物活性物质等。主要差异通路富集在苯丙氨酸代谢以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成途径。放牧组的甜菜碱、蛋氨酸和胆碱等与脂肪代谢相关的差异代谢物含量更多,苯丙氨酸、酪氨酸等风味物质含量也显著高于舍饲组的。结果表明,与舍饲组相比,放牧黑山羊的不饱和脂肪酸占比更低,风味物质含量更多。研究结果为揭示放牧马山黑山羊优质风味形成的分子机制、基于代谢组分析鉴别黑山羊饲养方式,以及通过血清代谢物来评估黑山羊肉质和风味研究奠定了基础。

关键词：马山黑山羊舍饲与放牧血清生化指标血清代谢组风味物质

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基于CRISPR/Cas9对兔SMN基因外显子1上sgRNA的效率分析

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基因组学与应用生物学 2022年第5期41卷 935-945页

作者：吴利颜覃朝彬任红贺韩璐杨燕燕张宇李志鹏刘庆友崔奎青广西大学动物科学技术学院南宁530004

脊髓性肌萎缩症(spinal muscular atrophy, SMA)的致病基因是运动神经元存活(survival of motor neuron,SMN)基因。本研究旨在利用CRISPR/Cas9系统对兔(Oryctolagus cuniculus)SMN基因外显子1上设计的4条sgRNA进行效率分析。采用生物信息学分析SMN基因的cDNA序列,通过PCR技术克隆出其cDNA序列;针对SMN基因外显子1设计4条sgRNA,分别为sgRNA1-1、sgRNA1-2、sgRNA1-3、sgRNA1-4;构建基因敲除载体pX459-sgRNA和双荧光报告载体RGS-sgRNA,共转染至293 T细胞中,24 h后观察荧光基因表达情况,并通过流式细胞仪分析4个sgRNA效率。结果表明,SMN基因CDS区核苷酸序列保守性较高(约80%),cDNA长为888 bp,编码295个氨基酸;荧光检测和流式细胞仪分析可知,外显子1上sgRNA的切割效率由高到低分别为sgRNA1-2 (57.1%)、sgRNA1-3 (42.0%)、sgRNA1-1 (33.5%)、sgRNA1-4 (0.1%)。CRISPR/Cas9基因编辑技术可高效编辑兔子的SMN基因,为构建兔SMA疾病模型奠定基础。

关键词： CRISPR/Cas9 兔 SMN基因基因克隆 sgRNA效率验证

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