泥鳅MSAP技术反应体系的建立及优化

为获得不同倍性泥鳅基因组DNA甲基化水平及模式,以泥鳅Misgurnus anguillicaudatus为研究对象,利用正交试验建立了甲基化敏感扩增多态性(MSAP)方法的反应体系,并利用该方法对二倍体泥鳅鳍基因组DNA进行了MSAP分析。结果表明:最佳双酶切反应体系为800 ng的泥鳅基因组DNA,用EcoR I、Hpa II和Msp I各10 U,在37℃下反应8 h后即可酶切;最佳预扩增反应体系为模板4μL、预扩增引物0.8μL、0.2 mmol/L d NTPs、1.5 mmol/L Mg2+和Taq 1 U;最佳选择性扩增反应体系为预扩增产物稀释20倍的模板2μL、引物1.5μL、0.375 mmol/L d NTPs、1.5 mmol/L Mg2+和Taq 1 U;二倍体泥鳅全甲基化率分别为24.1%、20.8%、22.3%,半甲基化率分别41.4%、20.8%、33.3%,总甲基化率分别为65.5%、41.6%、55.6%。研究表明,该反应体系稳定、可靠、重复性好,为MSAP技术在多倍体泥鳅相关研究中的应用奠定了基础。     

MSAP技术及其在玉米遗传育种上的研究进展

DNA甲基化是生物基因组最常见,也是最重要的表观遗传修饰形式之一,随着对DNA甲基化研究的不断深入,由AFLP技术发展而来,基于PCR检测的DNA甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,凭借其应用广泛,操作简便等优点成为检测DNA甲基化水平的有力工具。目前已被广泛应用于种质资源鉴定、品种改良、基因表达调控等许多领域。本文对MSAP技术的原理、操作流程及其在玉米遗传育种研究中的各项研究进展进行了综述,并对该技术今后的应用前景进行了展望。     

毛白杨MSAP体系优化及DNA甲基化的初步分析

首次利用MSAP技术开展毛白杨DNA甲基化研究。在优化选择性扩增体系的基础上,对毛白杨亲子代的CCGG位点甲基化相对水平、CCGG位点胞嘧啶甲基化模式的遗传变异进行了初步分析。结果表明:①引物H/M+3、引物E+A+2、dNTP、Taq酶、预扩增产物稀释倍数分别为0.03 nmol、0.03 nmol、0.20 mmol/L、1 U(或1.5U)、40倍时组成的20μL反应体系经PCR扩增后电泳,可得到品质最佳的银染谱带。②毛白杨CCGG位点甲基化相对水平约为26.75%～29.39%,CNG甲基化相对水平低于CG甲基化相对水平,子代的甲基化相对水平低于亲本的甲基化相对水平。③子代中发生遗传变异的CCGG位点数之比为1∶1。遗传自亲本的CG甲基化位点数高于遗传自亲本的CNG甲基化位点数,遗传自父本的甲基化位点数高于遗传自母本的甲基化位点数;子代甲基化位点的变异以去甲基化为主,发生CG甲基化变异的位点数与发生CNG甲基化变异的位点数之比为1∶1。     

MSAP技术及其在橡胶树遗传育种研究中的应用前景

MSAP是一种基于限制性内切酶的新技术,结合了扩增片段长度多态性的优点,已被广泛应用于植物种质资源鉴定、品种改良、种质资源表观遗传多样性分析、基因表达调控、杂种优势预测与利用、转基因沉默、种群表观遗传结构分析及环境适应研究等遗传育种各个领域.对MSAP技术的原理、基本程序、方法的评价以及其在橡胶树遗传育种研究中应用的重要性进行了综述,并对其应用前景进行了展望.     

莆田黑猪不同组织DNA甲基化的MSAP分析

为研究莆田黑猪不同组织间基因组DNA甲基化水平差异及各组织甲基化水平在不同生长发育阶段之间的变化规律,采用甲基化敏感扩增片段多态性(MSAP)方法检测了1、25和210日龄莆田黑猪的心脏、肝脏、肌肉、脂肪、耳和尾6个组织基因组DNA的甲基化水平.结果表明:心脏和肝脏组织的甲基化水平随日龄增长呈下降趋势,且日龄间的甲基化水平差异显著(P0.05);25日龄肌肉组织的甲基化水平与1日龄的差异不显著(P0.05),但显著高于210日龄(P0.05);25日龄脂肪和耳组织的甲基化水平显著高于1和210日龄(P0.05);3个日龄间尾组织的甲基化水平差异不显著(P0.05);3个日龄的肝脏与脂肪组织之间、肝脏与耳组织之间的甲基化水平均存在显著差异(P0.05),表明DNA甲基化在肝脏与脂肪组织之间、肝脏与耳组织之间存在组织特异性.     

大麦不同组织成熟过程中DNA甲基化的MSAP分析

DNA甲基化参与调控生长植物发育。使用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)方法并结合毛细管自动电泳分析仪,对大麦(Hordeum vulgare L)的种子、根、茎、叶等4种组织在成熟过程中的DNA甲基化修饰进行了分析。结果表明,大麦不同组织在成熟过程中基因组总甲基化水平改变较小,但44.90%~65.17%的CCGG位点甲基化模式在不同组织在成熟过程中发生了改变。在大麦种子成熟过程中,CCGG位点半甲基化水平急剧升高,达到65.40%,全甲基化位点显著下降仅为13.39%,与其他组织的甲基化特征差异显著。结果显示,在大麦组织成熟的过程中,DNA甲基化修饰发生了巨大的变化。     

瓜实蝇DNA甲基化的MSAP体系建立与优化

瓜实蝇[Bactrocera cucurbitae(Coquillett)]是中国重要的蔬菜害虫,但其DNA甲基化研究尚未见报道。甲基化敏感扩增多态性是研究DNA甲基化的重要技术之一。通过对酶切反应、连接、PCR扩增和引物筛选等条件优化,建立瓜实蝇MSAP反应体系,即:120μL酶切体系中加入10 U的限制性内切酶与600 ng基因组DNA,于37℃酶切反应过夜;220μL连接体系中加入T4连接酶1 U,HpaⅡ-MspⅠ-adapter接头50 pmol,Eco R I-adapter接头5 pmol,并于16℃反应12 h;3连接产物稀释后进行PCR预扩增和选择性扩增,再经6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染检测结果。通过该体系筛选出适用于瓜实蝇基因组DNA甲基化多态性研究的6对引物;瓜实蝇MSAP体系为瓜实蝇的表观遗传学研究提供了技术支持。     

大蒜RAPD反应体系的建立及优化

该试验以弥渡紫皮大蒜叶片基因组DNA为试材,采用不同浓度MgCl2、引物、dNTP、TapDNA聚合酶对大蒜的RAPD体系进行单因素反应条件优化.结果表明,25μL总反应体积中,最佳浓度配比为模板DNA 40ng,MgCl2 2.0 mmol/L,引物12 pmol,dNTP 50μmol/L,Taq DNA聚合酶1 unit,10×反应缓冲液2.5μL.扩增程序为94℃变性3 min,94℃变性30 s,37℃退火30 s,72℃延伸1 min,共35个循环,72℃最终延伸10 min.     

萝卜MSAP体系优化与抽薹过程中MSAP分析

对萝卜基因组DNA的MSAP关键步骤进行了优化并应用于抽薹过程中甲基化样式分析。研究表明,MSAP分析需要较高纯度的模板DNA,HpaⅡ/M spⅠ-EcoRⅠ酶切连接体系中可选用10×T 0.1%BSA Buffer作为通用缓冲液,适宜的酶切连接条件为37℃,4 h;预扩增产物稀释50倍作为选择性扩增体系反应模板,用优化的体系可获得稳定的MSAP银染指纹图谱;在优化体系的基础上,使用18对引物分析了萝卜抽薹过程中DNA甲基化水平的变化情况,结果表明在未现蕾—现蕾—抽薹过程中基因组DNA甲基化水平先降低,随着花茎的伸长DNA甲基化水平又逐渐上升,各个时期,CCGG内侧胞嘧啶完全甲基化程度均高于半甲基化的程度。     

山核桃RAPD 反应体系的优化

建立山核桃RAPD 反应优化体系是进行山核桃遗传多样性分析的前提。通过对影响PCR 扩增结果的主要因子的组合研究, 确定了山核桃Carya cathayensis 的最适反应体系和扩增程序, 即在20 L 反应体系中, 含2.5 mgL-1 (50 ng)模板, 2.0 L 10 Buffer , 16.67pmols-1Taq DNA 聚合酶;各0.2 mmolL-1dNTPs , 3.0 mmolL-1MgCl2 , 0.3 molL-1引物。扩增程序为:94 ℃预变性300 s , 94 ℃变性30 s , 38 ℃退火30 s , 72 ℃链延伸90 s , 38 次循环, 72 ℃后延伸420 s 。图5 表2 参6     

柯乐猪血液基因组甲基化修饰与细胞因子水平的相关性

为探明柯乐猪血液免疫细胞的基因表达是否受甲基化调控,应用甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)和酶联免疫吸附测试技术(ELISA)对柯乐猪与大白猪血液基因组DNA的甲基化水平、血清中的细胞因子浓度进行检测,分析柯乐猪与大白猪在甲基化水平、细胞因子浓度方面的差异及其相关关系。结果表明:柯乐猪基因组总甲基化水平为32.38%,与大白猪接近(P0.05);IL-2、IL-4、IL-6和IL-10浓度分别为(302.37±125.72)pg/mL、(88.71±32.05)pg/mL、(219.01±30.42)pg/mL和(116.95±30.24)pg/mL,其中IL-6和IL-10分别极显著、显著低于大白猪;IFN-α、IFN-γ分别为(211.09±76.08)pg/mL和(57.18±14.21)pg/mL,分别极显著、显著高于大白猪。柯乐猪基因组的全甲基化水平与IFN-γ浓度间呈弱负相关关系(ρ=-0.256)。说明,血液免疫细胞的基因表达可能受甲基化的调控,且与柯乐猪的抗病力强有关。     

真泥鳅和大鳞副泥鳅怀卵量的比较分析

研究了真泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)和大鳞副泥鳅(Paramisgurnus dabryanus)体长与怀卵量的关系.结果表明,两种泥鳅的平均绝对怀卵量都随体长的增加有明显的增加趋势,体长在10 cm以下时,两种泥鳅的平均绝对怀卵量没有显著差异;体长在10-25 cm时两种泥鳅的平均绝对怀卵量均存在显著差异;同一体长段真泥鳅的怀卵量高于大鳞副泥鳅.     

自然四倍体泥鳅雄核发育二倍体染色体组构成研究

为探究鱼类雄核发育新途径及自然四倍体泥鳅所产生的配子染色体组构成,采用自然四倍体泥鳅(4n=100)为父本、二倍体泥鳅(2n=50)为母本进行杂交,受精后5 min将受精卵放入3℃水中处理60 min诱导雄核发育二倍体泥鳅,并对其后代的血红细胞核体积、染色体核型、Ag-NORs带型及荧光原位杂交(FISH)信号等进行了研究。结果表明:对照组杂交三倍体泥鳅血红细胞核体积为(38.29±3.14)μm³,处理组雄核发育二倍体泥鳅血红细胞核体积为(27.92±3.58)μm³,二者血红细胞核体积之比为1.37∶1;杂交三倍体泥鳅胚胎染色体数目3n=75,核型公式为15m+6sm+54t,NF=96,雄核发育二倍体泥鳅胚胎染色体数目2n=50,核型公式为10m+4sm+36t,NF=64;杂交三倍体泥鳅胚胎染色体中,在3个染色体短臂的端部检测到3个FISH杂交信号,雄核发育二倍体泥鳅胚胎染色体中,在2个染色体短臂的端部检测到2个FISH杂交信号;杂交三倍体泥鳅染色体和间期核中,呈现出Ag-NORs数目为1~3个,雄核发育二倍体泥鳅胚胎染色体和间期核中,呈现出Ag-NORs数目为1~2个。研究表明,雄核发育二倍体泥鳅的染色体组构成为2套染色体组,表明自然四倍体雄性泥鳅能产生二倍体(2n)配子,该结果为自然四倍体雄性泥鳅是具有4套染色体组的遗传四倍体提供了重要的遗传学证据。     

雌雄泥鳅不同组织同工酶特异性表达分析

应用垂直平板不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳方法研究了泥鳅雌雄成体的肝脏、心脏、脑、性腺、肌肉、血液等6种组织中EST、SOD、G6PDH、ALP、ADH等5种同工酶的表达情况。结果表明,泥鳅5种同工酶不仅存在不同程度的组织差异,而且雌雄个体间也存在较大的差异。大部分同工酶在肝脏和卵巢中表达活性较高,且同工酶类型较多;雌雄个体间存在EST-5两条雌性特异性条带,可作为泥鳅雌雄个体的生化遗传标记,也可为泥鳅性别决定机制的研究提供线索。     

橡胶树MSAP反应体系的建立及其对无性系DNA的甲基化分析

采用改良CTAB法提取橡胶树幼嫩叶片的基因组DNA,通过电泳检测酶切与连接、预扩增和选择性扩增等,建立橡胶树MSAP甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析体系,并利用MSAP技术在基因组水平上对橡胶树幼态优势的形成机理进行研究。结果表明:利用该体系可获得扩增位点多、条带清晰、重复性好的图谱(共扩增出740个条带,404个甲基化位点,平均多态性比例为54.6%),并能有效区分基因组DNA甲基化的状态,为开展橡胶树同一品种不同类型种植材料的表观遗传变异研究奠定了基础。     

不同浓度磷胁迫对大豆幼苗生长及根系DNA甲基化水平的影响

为明确不同浓度磷胁迫对大豆幼苗生长及基因组DNA甲基化水平的影响,采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析大豆材料‘CP016’的幼苗在不同浓度磷胁迫下根系DNA甲基化水平和相关基因的表达量变化。结果表明:1)随着磷浓度的逐渐增加,大豆幼苗的株高、鲜重、根长和根表面积呈先升高后降低的趋势,无磷和高磷胁迫(1 000 μmol/L)均显著抑制大豆的生长,低磷胁迫(100 μmol/L)促进地上部生长,极低磷胁迫(10 μmol/L)促进根系生长;2)随着磷浓度的逐渐增加,大豆幼苗根系中的POD和CAT活性呈先降低后升高的趋势,SOD活性、淀粉和蔗糖含量呈先升高后降低的趋势;3)MSAP分析表明,随着磷浓度的增加,大豆幼苗根系DNA甲基化率和全甲基化率逐渐升高。具体来说,在无磷、正常供磷和高磷处理下,大豆幼苗根系的DNA甲基化率分别为43.04%、48.52%和51.05%;4)qRT-PCR分析结果表明,无磷胁迫下,调控大豆幼苗根系POD活性和淀粉合成相关基因以及甲基化酶基因DRM2的表达量显著升高;调控SOD活性和蔗糖合成相关基因以及去甲基化酶基因ROS1的表达量显著降低。本研究表明,无磷和高磷胁迫显著抑制大豆的生长,并使其抗氧化酶系统紊乱,淀粉和蔗糖含量降低,但适度的低磷胁迫可以促进大豆幼苗的生长。无磷和高磷胁迫分别降低和提高大豆幼苗根系的DNA甲基化水平。     

泥鳅cyp19a1基因克隆及其在倍性间的表达差异

克隆并分析泥鳅cyp19a1a的全长cDNA和5′侧翼序列,用qRT-PCR技术比较cyp19a1a在二倍体、四倍体泥鳅组织间和倍性间的表达差异。结果发现,泥鳅cyp19a1a的cDNA全长1 905 bp,包括29 bp的5′TR、301 bp的3′UTR和1 575 bp的ORF序列,其氨基酸序列中存在I-螺旋区、芳香化酶特异保守区以及血红素结合区等重要功能域。用hiTAIL-PCR克隆获得2 040 bp的5′侧翼序列,在该序列上预测到典型元件TATA-box,以及C/EBPβ、SRY、ER、CREB、GR等转录因子结合位点。12月龄四倍体泥鳅的体长、体质量均显著高于二倍体,但性腺发育明显滞后于二倍体。cyp19a1a和cyp19a1b分别在二倍体、四倍体泥鳅的性腺和脑中的表达量最高。倍性间比较结果显示,cyp19a1a在四倍体各组织中的表达均高于二倍体(除精巢外);cyp19a1b在四倍体雌鳅脑中的表达量显著高于二倍体,但在四倍体雄鳅脑中的表达量显著低于二倍体。综合分析上述结果,四倍体中相对较高的cyp19a1a表达可能与其性腺所处发育时期有关,较晚的性成熟有利于泥鳅将更多能量...