JIA 1月优先上线文章（四）

Journal of Integrative Agriculture

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StOFP20 regulates tuber shape and interacts with TONNEAU1 Recruiting Motif proteins in potato

StOFP20通过和TONNEAU1 Recruiting Motif蛋白互作来调控块茎形状

AI Ju, WANG Ye, YAN Ya-wen, LI Chen-xiao, LUO Wei, MA Ling, SHANG Yi, GAO Dong-li

OFP蛋白是植物特有的蛋白家族，参与植物生长发育的多个过程。在番茄中，OFP20通过和TRM蛋白互作来调控果实形状。本研究发现敲除StOFP20使二倍体马铃薯C151的薯形由圆形变为椭圆形，从而证实了StOFP20调控薯形的功能。StOFP20的表达在块茎起始期表达最高，随着薯块发育，其表达逐渐降低。为了揭示StOFP20的调控机制，我们在马铃薯中找到了23个TRM基因，其中23个基因在C151中成功扩增。酵母双杂交和荧光素酶互补实验结果表明StOFP20和3个TRM蛋白互作。缺失StOFP20中的OVATE结构域使蛋白间不能互作，缺失TRM蛋白中的M8结构域则对蛋白互作产生不同的影响。总之，StOFP20和SlOFP20均能和TRM蛋白互作，但是互作蛋白并不完全相同，暗示着它们的调控机制也可能不尽相同。

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AI Ju, WANG Ye, YAN Ya-wen, LI Chen-xiao, LUO Wei, MA Ling, SHANG Yi, GAO Dong-li. 2022. StOFP20 regulates tuber shape and interacts with TONNEAU1 Recruiting Motif proteins in potato. Journal of Integrative Agriculture, in press.

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Investigation of Mitochondrial DNA genetic diversity and phylogeny of goats worldwide

利用线粒体D_Loop序列研究全世界山羊母系遗传多样性及系统发育分析

GUO Yi, GONG Ying, HE Yong-meng, YANG Bai-gao, ZHANG Wei-yi, CHEN Bo-er, HUANG Yong-fu, ZHAO Yong-ju, ZHANG Dan-ping, MA Yue-hui, CHU Ming-xing, E Guang-xin

为从分子水平上进一步理解世界范围内山羊母系遗传多样性、基因流变迁、群体结构和群体扩张历史。本研究利用已公布的4165个来自于全世界196个品种的山羊线粒体D_Loop序列，进行核苷酸多样性、单倍型构建、单倍型多样性、群体系统发育学研究、中性检验及群体遗传距离等一系列遗传参数进行评估。在全部个体的401 bp片段长度的D_Loop区域内共鉴定得到301个多态位点，总体核苷酸多样性为0.03471；构建获得并构建2409个D_Loop单倍型，单倍型平均多样性为0.9983。系统发育分析表明，98.92%的单倍型被聚类为已知的6个山羊线粒体D_loop单倍型簇，其中单倍型A所占比例最大(86%)，D_Loop单倍型B簇在中国山羊中出现频率最高。中国西南地区山羊群体中发现了两个未知的D_Loop单倍型簇(Unknown I和Unknown II)。分子方差分析(AMOVA)和群体间成对差异(PiXY)研究结果表明，不同品种家养山羊间群体变异较小，群体遗传分化与地理分布不完全一致，表明群体间广泛存在遗传物质交流。中性检验(Tajima‘D和Fu’Fs检验)和错配分布研究结果表明，单倍型簇B、C和G存在群体扩张历史。较其他野羊，Capra aegagrus与家养山羊系统发育关系最为密切，并可能贡献于山羊A、B、C和F单倍群簇的驯化起源。本研究表明线粒体D_Loop单倍型B簇可能起源于中国或在山羊驯化早期已迁至中国，在中国西南地区山羊群体中两个未知的D_Loop单倍型簇的发现表明中国西南地区可能具有独特的山羊母系背景或驯化历史；Capra aegagrus是最可能的家养山羊野生祖先，并可能贡献于山羊A、B、C和F单倍群簇的驯化起源。故而，本研究利用大样本量全世界山羊线粒体D_Loop序列数据集分析有助于更好的理解世界范围内山羊母系驯化起源及基因流动的历史变化，为进一步明确世界山羊群体迁徙的演变历史及种群系统发育定位提供了宝贵的理论依据。

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GUO Yi, GONG Ying, HE Yong-meng, YANG Bai-gao, ZHANG Wei-yi, CHEN Bo-er, HUANG Yong-fu, ZHAO Yong-ju, ZHANG Dan-ping, MA Yue-hui, CHU Ming-xing, E Guang-xin. 2022. Investigation of Mitochondrial DNA genetic diversity and phylogeny of goats worldwide. Journal of Integrative Agriculture, in press.

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Cold plasma promotes Sertoli cell proliferation via AMPK-mTOR signaling pathway

低温等离子体通过AMPK-mTOR信号通路促进睾丸支持细胞的增殖

ZHANG Jiao-jiao, LI Ya-qi, SHI Mei, WANG Yu-sha, TANG Yao, WANG Xian-zhongHao-rang, WANG Xiao-bo, LIU Li-ke, ZHANG Shu-zhen, QIU Li-juan

低温等离子体技术目前已广泛应用于生物医学领域，我们前期研究发现介质阻挡放电的低温等离子体可以提高公鸡的精子质量。睾丸支持细胞的数量决定了精子的发生，但低温等离子体是否能够调控睾丸支持细胞的增殖尚不清楚。本研究旨在探讨低温等离子体对仔鸡睾丸支持细胞增殖的影响及其调控机制。结果发现，用 2.4 W放电功率的低温等离子体间隔6 h处理两次，每次处理时间30 s ，对支持细胞的活性、生长速度和细胞的周期进程具有最大的促进作用（P<0.05）。低温等离子体处理增加了睾丸支持细胞线粒体的活性、三磷酸腺苷的产生和呼吸链酶的活性（P<0.05），减少了细胞内活性氧的生成（P<0.05），提高了抗氧化酶的活性（P<0.05），增加了miR-7450-5p的表达（P<0.05），使腺苷一磷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase, AMPK ）的 水平降低（P<0.05），并且降低了miR-100-5p的表达（P<0.05），使哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin , mTOR) 的水平升高（P<0.05）。支持细胞转染miR-7450-5p抑制剂降低了miR-7450-5p的表达（ P<0.05），增加了 AMPK 的水平（P<0.0 5），转染miR-100-5p模拟物增加了细胞miR-100-5p的表达（P<0.05），降低了mTOR的水平（ P0.05）。转染 miR-7450-5p 抑制剂和miR-100-5p模拟物均显著降低了睾丸支持细胞的活性和生长（P<0.05），抑制了细胞周期进程（P<0.05），减少了线粒体的活性、三磷酸腺苷的水平和呼吸链酶的活性（P<0.05），然而低温等离子体处理可以显著改善miR-7450-5p抑制剂和miR-100-5p模拟物对支持细胞增殖的抑制作用（P<0.05）。研究结果表明，低温等离子体处理可能通过影响miRNAs水平与活性氧稳态来调控AMPK-mTOR信号通路，进而通过增加线粒体三磷酸腺苷水平和呼吸链酶活性促进睾丸支持细胞的增殖。本研究优化了低温等离子体促进睾丸支持细胞增殖的处理条件，阐述了其调控的可能机制，为临床实际中利用低温等离子体技术促进睾丸支持细胞增殖奠定基础，从而有利于提高公鸡的繁殖性能。

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ZHANG Jiao-jiao, LI Ya-qi, SHI Mei, WANG Yu-sha, TANG Yao, WANG Xian-zhong. 2022. Cold plasma promotes Sertoli cell proliferation via AMPK-mTOR signaling pathway. Journal of Integrative Agriculture, in press.

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Dynamic change of fungal community in the gastrointestinal tract of growing lambs

生长羔羊胃肠道真菌群落的发育规律

YIN Xue-jiao, JI Shou-kun, DUAN Chun-hui, TIAN Pei-zhi, JU Si-si, YAN Hui, ZHANG Ying-jie, LIU Yue-qin

胃肠道真菌群落对于动物的健康和生长性能十分重要，但目前其在消化道内的定植过程尚不清楚。本研究目的是探究生长羔羊从出生至四月龄胃肠道真菌群落的发育规律。本实验选择10只初生湖羊母羔（2.87±0.28 kg）作为实验动物，利用IT1S rDNA测序手段，测定0, 3, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120日龄羔羊瘤胃和直肠内容物真菌区系，联合随机森林分析，探究10只湖羊母羔从出生至4月龄瘤胃和直肠真菌群落的动态变化，确定真菌区系在胃肠道的建立过程。结果表明，随着羔羊日龄的增加，胃肠道真菌群落的组成、多样性和菌群丰度受到显著影响(P<0.05)。在门水平上，Ascomycota和Basidiomycota在瘤胃和直肠样品中均占主导地位。各日龄组内瘤胃真菌群落相似性在45日龄时显著增加 (P<0.05)，而各日龄组内直肠真菌群落相似性在60日龄后显著增加(P<0.05)。随年龄变化的属，Acremonium, Microascus, Valsonectria, Myrmecridium, Scopulariopsis, Myrothecium, Saccharomyces和Stephanonectria在瘤胃和直肠中均随羔羊年龄变化而改变，说明这些真菌可能在羔羊生长发育过程中起到关键性作用，并且说明上消化道的微生物可能会对下消化道的微生物区系产生影响。主坐标分析结果表示，瘤胃和直肠真菌群落存在显著差异(P<0.05)。本研究表明，真菌群落在胃肠道演替过程可以分为三个阶段：定植阶段（0-10日龄），过渡阶段（10-45日龄），和相对稳定的逐渐成熟阶段（45-120日龄）。本实验结果表明，羔羊的年龄和胃肠道的不同部位均会影响真菌群落组成，为真菌在羔羊早期生长发育过程的调控奠定理论基础。本研究较全面的比较分析了120日龄之前，湖羊羔羊胃肠道真菌建立过程和此过程中逐步行使主导作用的优势菌群，分析发现了不同日龄阶段胃肠道真菌结构的特征。

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YIN Xue-jiao, JI Shou-kun, DUAN Chun-hui, TIAN Pei-zhi, JU Si-si, YAN Hui, ZHANG Ying-jie, LIU Yue-qin. 2022. ZHANG Jiao-jiao, Cold plasma promotes Sertoli cell proliferation via AMPK-mTOR signaling pathway. Journal of Integrative Agriculture, in press.

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The collagen type I alpha 1 chain gene is an alternative safe harbor locus in the porcine genome

I型胶原α1链基因是猪基因组中的一个可选的友好基因座

XIANG Guang-ming, ZHANG Xiu-ling, XU Chang-jiang, FAN Zi-yao, XU Kui, WANG Nan, WANG Yue, CHE Jing-jing, XU Song-song, MU Yu-lian, LI Kui, LIU Zhi-guo

外源基因在转基因动物和细胞中稳定、高效的表达，对于基因功能的研究和生物反应器的建立至关重要。动物基因组中的友好基因座能使外源基因高效稳定的表达且无副作用，但目前猪基因组中可供外源基因安全、高效定点整合的基因座相对较少，限制了多转基因猪的研究和发展。本研究提出了一种将猪I型胶原α1链（collagen type I alpha 1 chain，COL1A1）基因座作为友好基因座表达外源基因的新策略。利用CRISPOR软件设计了一对靶向COL1A1基因终止密码子的sgRNA，并连接到CRISPR/Cas9表达载体pX330中；同时合成了一个不含启动子、左右同源臂各长为900 bp的2A-GFP供体载体，然后共转染猪肾上皮细胞（porcine kidney epithelial，PK15)，胎儿成纤维细胞（porcine embryonic fibroblast，PEF）以及回肠上皮细胞（porcine intestinal epithelial，IPI-2I）3种细胞。电转染48 h后观察3种细胞的荧光情况，72 h后通过流式细胞术分选绿色荧光蛋白阳性的细胞，并通过荧光定量、蛋白质印记、转录组测序和CCK8实验在不同水平上评估COL1A1基因作为猪基因组外源基因定点整合位点的安全性。结果表明，共转染sgRNA和供体载体之后，可以分别在猪3种不同细胞中观察到绿色荧光，说明同源重组介导的定点整合系统可以在猪基因组中很好的发挥作用。qPCR结果显示，GFP敲入对3种细胞COL1A1基因mRNA的表达并无显著影响（PK15、PEF和IPI-2I细胞中的P值分别为0.29、0.66和0.20）。同样，蛋白质印记结果显示，GFP阳性细胞与野生型细胞COL1A1蛋白的表达并无显著差异（PK15、PEF和IPI-2I细胞中的P值分别为0.64、0.48和0.80)。转录组测序结果显示，GFP阳性PEF细胞与野生型PEF细胞的转录组显著正相关（P<2.2e-16），表明GFP敲入没有改变内源性基因的整体表达。CCK8实验表明，GFP敲入对PK15细胞增殖并无显著影响（24 h，48 h，72 h，96 h，120 h的P值分别为0.31，0.96，0.24，0.17和0.38）。上述结果表明，COL1A1基因可作为猪基因组中外源基因定点整合的友好基因座，可广泛应用于家畜育种和生物医学模型的建立。本研究首次鉴定出了COL1A1基因可以作为猪基因组中的友好基因座。

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XIANG Guang-ming, ZHANG Xiu-ling, XU Chang-jiang, FAN Zi-yao, XU Kui, WANG Nan, WANG Yue, CHE Jing-jing, XU Song-song, MU Yu-lian, LI Kui, LIU Zhi-guo. 2022. The collagen type I alpha 1 chain gene is an alternative safe harbor locus in the porcine genome. Journal of Integrative Agriculture, in press.

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