Ji, Shuang;Yang, Runjun;Lu, Chunyan;Qiu, Zhengyan;Yan, Changguo;Zhao, Zhihui
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.27
no.1
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pp.10-18
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2014
The objective of this study was to investigate the correlation between cattle breeds and deposit of adipose tissues in different positions and the gene expressions of peroxisome proliferator-activated receptor gamma ($PPAR{\gamma}$), fatty acid synthase (FASN), and Acyl-CoA dehydrogenase (ACADM), which are associated with lipid metabolism and are valuable for understanding the physiology in fat depot and meat quality. Yanbian yellow cattle and Yan yellow cattle reared under the same conditions display different fat proportions in the carcass. To understand this difference, the expression of $PPAR{\gamma}$, FASN, and ACADM in different adipose tissues and longissimus dorsi muscle (LD) in these two breeds were analyzed using the Real-time quantitative polymerase chain reaction method (qRT-PCR). The result showed that $PPAR{\gamma}$ gene expression was significantly higher in adipose tissue than in LD in both breeds. $PPAR{\gamma}$ expression was also higher in abdominal fat, in perirenal fat than in the subcutaneous fat (p<0.05) in Yanbian yellow cattle, and was significantly higher in subcutaneous fat in Yan yellow cattle than that in Yanbian yellow cattle. On the other hand, FASN mRNA expression levels in subcutaneous fat and abdominal fat in Yan yellow cattle were significantly higher than that in Yanbian yellow cattle. Interestingly, ACADM gene shows greater fold changes in LD than in adipose tissues in Yan yellow cattle. Furthermore, the expressions of these three genes in lung, colon, kidney, liver and heart of Yanbian yellow cattle and Yan yellow cattle were also investigated. The results showed that the highest expression levels of $PPAR{\gamma}$ and FASN genes were detected in the lung in both breeds. The expression of ACADM gene in kidney and liver were higher than that in other organs in Yanbian yellow cattle, the comparison was not statistically significant in Yan yellow cattle.
The calpain I (CAPN1) gene is an important marker for meat tenderness and marbling score in the bovine, but there were no studies to determine whether the CAPN1 gene had an association with other meat quality traits. In this study, we examined the relation between genetic polymorphisms of the CAPN1 gene and some meat quality traits in Yanbian Yellow Cattle of China. By PCRSSCP and gene sequencing in 321 unrelated Yanbian yellow cattle, twenty seven single nucleotide polymorphisms (SNPs) were detected in CAPN1, two existed SNPs in exon 8 and exon 17 resulted in the change of AA at F311S and M599V, respectively, and the otherpolymorphisms were at intron 7, 8, 14, 16 and 17. There were different preponderant genotypes at the corresponding gene locus and all genotypes were not associated with tenderness but other meat traits. This is the first study of the relationship between CAPN1 and meat quality besides tenderness in Yanbian yellow cattle of China.
Ciglitazone is a member of the thiazolidinedione family, and specifically binds to peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPARγ), thereby promoting adipocyte differentiation. We hypothesized that ciglitazone as a PPARγ ligand in the absence of an adipocyte differentiation cocktail would increase adiponectin and adipogenic gene expression in bovine satellite cells (BSC). Muscle-derived BSCs were isolated from six, 18-month-old Yanbian Yellow Cattle. The BSC were cultured for 96 h in differentiation medium containing 5 µM ciglitazone (CL), 10 µM ciglitazone (CM), or 20 µM ciglitazone (CH). Control (CON) BSC were cultured only in a differentiation medium (containing 2% horse serum). The presence of myogenin, desmin, and paired box 7 (Pax7) proteins was confirmed in the BSC by immunofluorescence staining. The CL, CM, and CH treatments produced higher concentrations of triacylglycerol and lipid droplet accumulation in myotubes than those of the CON treatment. Ciglitazone treatments significantly increased the relative expression of PPARγ, CCAAT/enhancer-binding protein alpha (C/EBPα), C/EBPβ, fatty acid synthase, stearoyl-CoA desaturase, and perilipin 2. Ciglitazone treatments increased gene expression of Pax3 and Pax7 and decreased expression of myogenic differentiation-1, myogenin, myogenic regulatory factor-5, and myogenin-4 (p < 0.01). Adiponectin concentration caused by ciglitazone treatments was significantly greater than CON (p < 0.01). RNA sequencing showed that 281 differentially expressed genes (DEGs) were found in the treatments of ciglitazone. DEGs gene ontology (GO) analysis showed that the top 10 GO enrichment significantly changed the biological processes such as protein trimerization, negative regulation of cell proliferation, adipocytes differentiation, and cellular response to external stimulus. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway analysis showed that DEGs were involved in the p53 signaling pathway, PPAR signaling pathway, biosynthesis of amino acids, tumor necrosis factor signaling pathway, non-alcoholic fatty liver disease, PI3K-Akt signaling pathway, and Wnt signaling pathway. These results indicate that ciglitazone acts as PPARγ agonist, effectively increases the adiponectin concentration and adipogenic gene expression, and stimulates the conversion of BSC to adipocyte-like cells in the absence of adipocyte differentiation cocktail.
Objective: MicroRNAs (miRNAs) are endogenous non-coding RNAs that can play a role in the post-transcriptional regulation of mammalian preadipocyte differentiation. However, the precise functional mechanism of its regulation of fat metabolism is not fully understood. Methods: We identified bta-miR-365-3p, which specifically targets the 3' untranslated region (3'UTR) of the FK506-binding protein 5 (FKBP5), and verified its mechanisms for regulating expression and involvement in adipogenesis. Results: In this study, we found that the overexpression of bta-miR-365-3p significantly decreased the lipid accumulation and triglyceride content in the adipocytes. Compared to inhibiting bta-miR-36 5-3p group, overexpression of bta-miR-365-3p can inhibit the expression of adipocyte differentiation-related genes C/EBPα and PPARγ. The dual-luciferase reporter system further validated the targeting relationship between bta-miR-365-3p and FKBP5. FKBP5 mRNA and protein expression were detected by quantitative real-time polymerase chain reaction and Western blot. Overexpression of bta-miR-365-3p significantly down-regulated FKBP5 expression, while inhibition of bta-miR-365-3p showed the opposite, indicating that bta-miR-365-3p negatively regulates FKBP5. Adenosine 5'-monophosphate (AMP)-activated protein kinase/mammalian target of rapamycin (AMPK/mTOR) signaling pathway is closely related to the regulation of cell growth and is involved in the development of bovine adipocytes. In this study, overexpression of bta-miR-365-3p significantly inhibited mRNA and protein expression of AMPK, mTOR, and SREBP1 genes, while the inhibition of bta-miR-365-3p expression was contrary to these results. Overexpression of FKBP5 significantly upregulated AMPK, mTOR, and SREBP1 gene expression, while inhibition of FKBP5 expression was contrary to the above experimental results. Conclusion: In conclusion, these results indicate that bta-miR-365-3p may be involved in the AMPK/mTOR signaling pathway in regulating Yanbian yellow cattle preadipocytes differentiation by targeting the FKBP5 gene.
The rational utilization of crop straw as a raw material for natural gas production is of economic significance. In order to increase the efficiency of biogas production from agricultural straw, seasonal restrictions must be overcome. Therefore, the potential for biogas production via anaerobic straw digestion was assessed by exposing fresh, silage, and dry yellow corn straw to cow dung liquid extract as a nitrogen source. The characteristics of anaerobic corn straw digestion were comprehensively evaluated by measuring the pH, gas production, chemical oxygen demand, methane production, and volatile fatty acid content, as well as applying a modified Gompertz model and high-throughput sequencing technology to the resident microbial community. The efficiency of biogas production from fresh straw (433.8 ml/g) was higher than that of production from straw silage and dry yellow straw (46.55 ml/g and 68.75 ml/g, respectively). The cumulative biogas production from fresh straw, silage straw, and dry yellow straw was 365 l-1 g-1 VS, 322 l-1 g-1 VS, and 304 l-1 g-1 VS, respectively, whereas cumulative methane production was 1,426.33%, 1,351.35%, and 1,286.14%, respectively, and potential biogas production was 470.06 ml-1 g-1 VS, 461.73 ml-1 g-1 VS, and 451.76 ml-1 g-1 VS, respectively. Microbial community analysis showed that the corn straw was mainly metabolized by acetate-utilizing methanogens, with Methanosaeta as the dominant archaeal community. These findings provide important guidance to the biogas industry and farmers with respect to rational and efficient utilization of crop straw resources as material for biogas production.
Objective: The objective of this study was to investigate the effects of feeding active dry yeast (ADY) and yeast culture (YC) on fecal bacterial community in finishing bulls fed high-concentrate diets in the same experimental environment. Methods: Forty-five healthy finishing cattle (Simmental×Chinese Luxi yellow bulls; 24 months; 505±29 kg) were randomly divided into three groups: i) CON group (control group, only fed basal diet), ii) ADY group (fed basal diet + active dry yeast), and iii) YC group (fed basal diet + yeast culture). At the end of the trial, nine rectum fecal samples were randomly selected from each group for bacterial DNA sequencing. Results: There was no difference among groups about alpha diversity indices (all p>0.05), including ACE, Chao 1, Shannon, and Simpson indices. Principal component analysis and non-metric multidimensional scaling analysis showed a high similarity among three groups. Compared with CON group, ADY and YC groups had greater relative abundance of c_Clostridia, o_Oscillospirales, and f_Oscillospiraceae, but lesser relative abundance of g_Megasphaera, and s_Megasphaera_elsdenii (all p<0.01). And, the relative abundances of p_Firmicutes (p = 0.03), s_Prevotella_sp (p = 0.03), o_Clostridiales (p<0.01), g_Clostridium (p<0.01), f_Caloramatoraceae (p<0.01), and f_Ruminococcaceae (p = 0.04) were increased in the ADY group. The PICRUSt2 prediction results showed that the metabolic pathways had no significant differences among groups (p>0.05). Besides, the relative abundance of c_Clostridia (r = 0.42), and f_Oscillospiraceae (r = 0.40) were positively correlated to average daily gain of finishing bulls (p<0.05). Conclusion: Both of ADY and YC had no effect on diversity of fecal bacteria in finishing bulls, but the supplementation of ADY and YC can improve the large intestinal function in finishing bulls by increasing the abundance of cellulolytic bacteria and altering the abundance of lactic acid-utilizing bacteria.
For the genetic assessment of the cattle breeds including Hanwoo, eleven microsatellite markers on ten bovine autosomes were genetically characterized for 618 individuals of nineteen cattle breeds; North Eastern Asian breeds (Korean cattle, Korean Black cattle, Japanese Black cattle, Japanese Brown cattle, Yanbian cattle), Chinese yellow cattle (Luxi cattle, Nanyang cattle), European Bas taurus (Angus, Hereford, Charolais, Holstein, Limousin), African Bas taurus (N'Dama, Baoule), African Bas indicus (Kavirondo Zebu, White Fulani), Asian Bas indicus (Sahiwal, Nelore) and one Bali cattle, Bas banteng as an outbreed-reference population. Allele frequencies derived from the genotyping data were used in estimating heterozygosities, gene diversities and genetic distances. The microsatellite loci were highly polymorphic, with a total of 162 different alleles observed across all loci. Variability in allele numbers and frequencies was observed among the breeds. The average expected heterozygosity of North Eastern Asian breeds was higher than those of European and African taurines, but lower than those of Asian and African indicines. Genetic distances were estimated using Nei's DA genetic distance and the resultant DA matrix was used in the construction of the phylogenetic trees. The genetic distances between North Eastern Asian cattle breeds and Bas indicus were similar with those between European Bas taurus and Bas indicus, and African Bas taurus and Bas indicus, respectively. The clusters were clearly classified into North Eastern Asian, European and African taurines groups as well as different cluster with Chinese mainland breeds, firstly out-grouping with Bas indicus. These results suggest that Korean cattle, Hanwoo, had not been originated from a crossbred between Bas primigenius in Europe and Bas indicus in India and North Eastern Asian Bas taurus may be have separate domestication from European and African Bas taurus.
The INRA124 is a bovine Y-chromosomal specific microsatellite locus that has been revealed a polymorphism. This locus has two alleles. The 132 bp allele is specific to cattle (humpless) of taurine origin and the 130 bp allele is specific to cattle (humped) of indicine origin. A total 822 males of 20 breeds or populations; North Eastern Asian breeds (Hanwoo, Korean Black cattle, Chik-so, CBK, Japanese Black cattle, Japanese Brown cattle, Yanbian cattle), Chinese yellow cattle (Luxi cattle, Nanyang cattle), European origin (Angus, Hereford, Charolais, Simmental, Brown swiss, Holstein, Limousin), African origin (Kavirondo zebu, White Fulani, crossbreed of N'Dama and Boran), Indian origin (Sahiwal) were characterized the distribution of alleles using INRA124 locus. Any individuals of European, Japanese origins and Hanwoo were not detected 130 bp allele, Bos indicus specific allele. Bos indicus breeds of Indian and African origins were not detected 132 bp allele, Bos taurus specific allele. CBK population that the crossbreed of Hanwoo, Brahman and Charolais showed the frequency of 0.19 in indicine specific allele. The breeds of Chinese mainland, Luxi and Nanyang cattle were detected 0.46 and 0.29 frequencies in indicine specific allele, respectively. These results suggest that Korean cattle, Hanwoo, had not been originated from a crossbred between Bos primigenius in Europe and Bos indicus in India.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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