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。     

不同辣椒品种果实发育过程中DNA甲基化的MSAP分析

【目的】分析辣椒GB14和GB38果实发育过程中酶切位点的甲基化,为在分子水平上研究辣椒红素调控规律、在辣椒遗传育种中奠定理论基础。【方法】对辣椒果实发育成熟过程中的DNA甲基化修饰进行分析。【结果】DNA半甲基化条带比率与全甲基化条带比率均随着籽粒的生长发育而逐渐升高,两种辣椒果实绿熟期和红熟期基因组总体甲基化比例分别为36.51%、36.38%、35.57%和35.45%。对甲基化表现呈多态性变化的8个片段回收、测序分析表明,DNA甲基化发生的位点既存在于基因组的编码区,也存在于非编码区。【结论】在辣椒果实发育过程中,DNA甲基化修饰发生了巨大的变化;CCGG位点的半甲基化水平与辣椒红素积累呈正比。     

干旱胁迫下复苏植物牛耳草基因组DNA甲基化分析

利用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术,研究干旱复苏过程中,牛耳草叶片DNA甲基化水平及动态变化情况.5对引物对共扩增出376个CCGG位点,其中188个位点发生了甲基化或去甲基化变化.处理组总甲基化水平均高于对照组,且均以Ⅰ型CHG(半甲基化)位点为主,占约32.3%~40.2%.牛耳草干旱复苏过程DNA甲基化和去甲基化同时发生,但以去甲基化为主.此外,qRT-PCR技术检测Bh Dnmt2、Bh CMT2等DNA甲基化相关酶基因在干旱复苏过程中的表达,发现均有明显变化.综上,DNA甲基化参与了牛耳草的抗旱复苏过程,可能是通过甲基化/去甲基化调节基因表达,从而参与牛耳草的抗旱分子反应.     

二氧化硫胁迫诱导拟南芥NIT2基因DNA甲基化修饰

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰形式。利用亚硫酸氢盐修饰后测序法和甲基化敏感性限制性内切酶-PCR(MSRE-PCR)法,研究SO2胁迫对拟南芥腈水解酶(NIT2)基因序列中胞嘧啶甲基化状态的影响,分析甲基化特征改变在植物胁迫应答过程中的作用。研究发现,30 mg.m-3的SO2连续熏气3 d后,拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因启动子区域CG和CHH(H为C,A或T)位点甲基化水平下降,总甲基化水平降低,但未检出编码区5′端目的片段中CCGG位点甲基化状态的改变。RT-PCR分析表明,SO2胁迫组拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因的转录水平高于对照组。研究结果表明,SO2胁迫导致拟南芥NIT2基因启动子区甲基化水平降低,NIT2基因转录上调,说明SO2胁迫能诱发拟南芥基因胞嘧啶甲基化水平改变,启动子区甲基化水平的降低可能与防御基因的诱导表达有关,胞嘧啶甲基化修饰参与了植物的抗逆生理过程。     

冷驯化草莓组培苗DNA甲基化水平及模式的变化

DNA甲基化是植物表观遗传的重要方式之一,非生物胁迫会引起植物DNA甲基化水平及模式的改变。为探讨草莓的低温响应与DNA甲基化的关系,本文以章姬组培苗为材料,利用甲基化敏感多态性技术(MSAP)检测冷驯化(4℃)不同时间及恢复后的植株DNA甲基化水平及模式变化。结果表明,14对选择性引物在冷驯化过程中共检测出2499个基因位点;冷驯化过程中,DNA总甲基化水平整体呈下降趋势,0 d、1 d、3 d、5 d、7 d和10 d,基因组MSAP比率分别为27.17%、20.73%、25.77%、22.69%、22.69%和22.41%,恢复5 d后MSAP比率上升为26.05%;在DNA甲基化模式变化方面,有甲基化和去甲基化现象发生,且以去甲基化现象为主。回收、克隆并测序某些草莓基因组的甲基化修饰位点,分离得到5条存在甲基化修饰的基因组DNA序列。BLAST比对分析表明,在这些序列中都存在明显的"CCGG"二核苷酸成簇富集现象,与MSAP结果一致。     

NaCl胁迫对黄瓜种子萌发的影响及DNA甲基化的MSAP分析

【目的】研究黄瓜种子萌发过程中DNA甲基化动态变化情况以及外源施加NaCl对种子萌发及种子DNA甲基化水平的影响,探索DNA甲基化在黄瓜种子萌发过程及NaCl胁迫反应中的作用。【方法】运用甲基化敏感扩增多态性（methylation se nsitive amplified polymorphism,MSAP）技术,分析0、150、200 mmol•L-1 NaCl处理下,黄瓜种子萌发过程（0、1、2、4、6、8 d）的DNA甲基化水平及动态变化情况。【结果】MSAP结果显示,黄瓜种子CCGG位点的甲基化水平约15.25%,以双链甲基化方式为主。种子中DNA甲基化水平在萌发1—2 d略有升高,而在整个萌发过程中呈下降趋势;NaCl处理加剧了甲基化的变化幅度,并使萌发末期的甲基化水平更低。萌发过程中甲基化升高和降低同时发生,分别在不同萌发时期占主导,不同变化类型中CG/CHG（H=A,T,C）位点胞嘧啶甲基化同时变化的类型占主导。甲基化变化同时发生在编码序列和非编码序列中。【结论】黄瓜种子萌发过程的DNA甲基化表现出复杂性,甲基化和去甲基化进程同时进行,并具有时空特异性。NaCl处理降低了种子基因组甲基化水平的稳定性,对种子萌发有抑制作用。     

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.     

水稻Osrdr1突变体全基因组CCGG位点甲基化的研究

DNA胞嘧啶甲基化变异调控植物基因组内功能基因表达和转座子转座活性,影响植物生长和发育的稳定性。RNA-dependent RNA polymerase 2(RDR2)基因参与RNA-directed DNA methylation(RdDM)途径指导合成CHH(H=G、T、A)甲基化,CHH甲基化在基因和转座子上表现不同,是目前DNA胞嘧啶甲基化的研究热点之一。拟南芥中RDR1基因与RDR2属于同一家族,最新研究结果证实,RDR1基因不仅可以指导CHH甲基化形成,并且其功能缺失会不同程度影响CG和CHG甲基化。前期研究工作表明,水稻中其同源基因OsRDR1功能缺失可在特异位点影响DNA胞嘧啶甲基化,但是否大规模影响全基因组DNA甲基化尚不明确。在此基础上,采用甲基化敏感多态性扩增(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术研究OsRDR1基因功能缺失突变体全基因组CCGG位点的甲基化情况。结果同野生型比较分析发现,OsRDR1基因功能缺失没有引起全基因组CCGG位点甲基化水平的显著变化,但一定程度产生CHG去甲基化变异。由于MSAP试验方法的局限性,关于Osrdr1突变体全基因组DNA胞嘧啶甲基化变异还需更深入研究论证。     

干旱胁迫下油用牡丹‘凤丹’基因组DNA甲基化分析

利用甲基化敏感扩增多态性技术探究不同干旱处理下油用牡丹‘凤丹’基因组DNA甲基化的水平及其变异模式。结果表明:‘凤丹’4年生植株的基因组DNA甲基化率为93.24%;随着干旱程度的加强,‘凤丹’基因组DNA发生甲基化变化位点的比率呈先上升后下降的趋势;对不同程度干旱处理后的‘凤丹’进行复水,与对照植株相比,复水后的‘凤丹’植株基因组DNA总甲基化率均表现为上升。干旱胁迫下‘凤丹’基因组DNA甲基化出现4种变异模式,表现为15种条带类型。轻度干旱诱导‘凤丹’基因组39.78%的位点发生了甲基化,40.00%的位点发生了去甲基化;重度干旱诱导‘凤丹’基因组46.00%的位点发生了甲基化,38.60%的位点发生了去甲基化,表明干旱胁迫会诱导‘凤丹’基因组DNA甲基化状态发生改变。     

河八王杂交种F1、BC1及其亲本DNA甲基化水平和模式变化

为分析河八王及后代基因组DNA甲基化水平和遗传模式变化,以河八王及其后代F_1和BC_1为材料,采用甲基化敏感扩增多态性技术(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)结合毛细管电泳技术(Capillary electrophoresis,CE)分析亲本及后代基因组DNA甲基化水平和遗传模式变化规律。结果表明:母本‘GT05-3256’的MSAP比率是59.6%,父本‘GXN1’则是60.5%,其杂交种F_1的MSAP比率是56.4%～59.0%,均低于双亲;BC_1的母本‘YC94-46’的MSAP比率是59.4%,父本‘T6-3’则是59.0%,BC_1MSAP比率是56.9%～69.8%,整体平均为62.8%,平均值高于双亲。BC_1世代总甲基化水平略高于F_1世代水平。F_1和BC_1基因组CCGG位点发生甲基化的方式整体上以内部胞嘧啶双链甲基化为主。在F_1和BC_1中均检测到70种甲基化类型,并进一步分为A、B、C、D和E等5大类,其中A类是亲本向杂交种的甲基化遗传类型;B类是去甲基化类型,表示杂交种相应于其亲本的甲基化减弱;C类是过或超甲基化类型,表示杂交种相应于其亲本的甲基化增强;D类是次甲基化类型,杂交后代甲基化水平比双亲均要低;E类为不定类型。结果显示,B、C、D、E是杂交种的甲基化变异类型;F_1的甲基化遗传类型(A类)比例明显低于BC_1,但变异类型B、C、D、E高于BC_1;杂交形成F_1和BC_1过程中,基因组DNA普遍发生了超甲基化修饰。     

梅花鹿茸生长过程中顶端不同组织COL1A1基因启动子DNA甲基化模式及差异分析

为探究COL1A1基因表达的Ⅰ型胶原蛋白α1链在组成生物体结构和骨发育中的重要作用,以梅花鹿茸生长过程的小鞍子（前期）、二杠（中期）和三杈茸（后期）3个典型时期鹿茸顶端组织及其茸皮、间充质、前软骨和软骨4个组织层为试验材料,采用亚硫酸氢盐测序法（BSP技术）,从时空角度研究鹿茸生长过程中顶端不同组织COL1A1基因启动子区DNA甲基化模式及其相互间DNA甲基化差异。结果显示：1)COL1A1基因在前、中、后期的茸皮组织中的甲基化率分别为（9.73±0.92）%、（7.60±0.69）%和（3.73±0.23）%;间充质组织中的甲基化率分别为（3.20±0.40）%、（1.33±0.23）%和（1.60±0.69）%;前软骨组织中的甲基化率分别为（4.67±0.83）%、（2.53±0.46）%和（2.67±0.23）%;软骨组织中的甲基化率分别为（5.60±0.40）%、（2.80±0.40）%和（2.27±0.61）%。2)COL1A1基因启动子区的甲基化区域共有25个CG位点,在17个CG位点上均发生了不同程度的甲基化。3）对COL1A1基因启动子区DNA甲基化差异分析发现,相同时...     

水稻干旱胁迫诱导DNA甲基化时空变化特征分析

 【目的】研究水稻抗旱导入系DK106和旱敏感轮回亲本IR64苗期和分蘖期干旱胁迫前后DNA甲基化的变化情况,并比较分析叶片和根部DNA甲基化变化特征,探讨DNA甲基化在水稻干旱胁迫反应中的作用。【方法】用甲基化敏感扩增多态性技术（methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP）和高效液相层析（high performance liquid chromatography,HPLC）方法分析DNA甲基化变化情况;从聚丙烯酰胺凝胶回收甲基化多态性片段并克隆测序及序列比对。【结果】MSAP分析结果显示,水稻基因组中约有20%的CCGG位点发生了胞嘧啶甲基化;水分胁迫导致DNA甲基化平均水平明显增加,其中根部增加幅度尤为明显;DNA甲基化水平及状态变化在品种间存在差异,同时具有时期及组织特异性。对干旱胁迫特异诱导DNA甲基化片段序列分析结果表明,基因编码区和非编码区发生DNA甲基化的频率基本相同。【结论】干旱胁迫反应过程中DNA甲基化表现出一定时空特异性和品种特异性,且与品种抗旱性差异相关。     

盐胁迫下红花基因组DNA甲基化的MSAP分析

以红花幼苗为研究材料,经200mmol.L-1 NaCl溶液分别处理4、8、12h,以未经盐胁迫处理为对照(CK),对DNA甲基化变化特征进行MSAP(甲基化敏感扩增多态性)分析。选用13对选扩引物,共检测到3 140个基因位点。甲基化水平分析表明,CK,4、8、12h处理样本中总甲基化率分别为31.8%、27.1%、31.0%和31.3%。进一步对不同处理时间红花基因组DNA甲基化模式的变化特征进行分析表明,NaCl处理4h后DNA的去甲基化模式调整占优势,而处理8h及12h后DNA甲基化水平恢复到CK水平,甲基化及去甲基化模式调整基本一致。上述结果显示,盐胁迫条件下红花基因组DNA甲基化状态发生了一定变化,并且这种变化与盐胁迫程度相关,推测DNA甲基化修饰可能参与了红花的盐胁迫应答。     

家鸡胚胎发育过程DNA甲基化的MSAP检测

[目的]检测鸡胚不同发育阶段时的DNA甲基化水平。[方法]以不同发育阶段的家鸡胚胎为试验材料,提取基因组DNA,采用甲基敏感扩增片段多态性（methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP）技术对其甲基化水平进行了初步检测。[结果]共发现甲基化位点880个,CCGG位点单链外侧的胞嘧啶甲基化位点比例为20．48％,双链CCGG位点的内侧胞嘧啶甲基化19．30％,两者总比例为39．78％。[结论]鸡胚发育过程,DNA甲基化随着胚胎的发育呈升高趋势。     

LEF1基因在巴什拜羊不同毛色皮肤组织中的DNA甲基化及mRNA表达水平分析

【目的】分析LEF1基因在红棕色与青灰色巴什拜羊皮肤组织中DNA甲基化与mRNA的表达水平。【方法】运用BSP(亚硫酸盐修饰后测序PCR)与RT-RCR(实时荧光定量PCR),检测不同毛色巴什拜羊皮肤组织LEF1基因启动子区的甲基化水平与mRNA表达量。【结果】在红棕色巴什拜羊皮肤组织中的LEF1基因启动子区的甲基化水平高于青灰色的甲基化水平,且二者甲基化CpG位点不同,二者呈显著的负相关(P< 0.05)。【结论】DNA甲基化水平对红棕色与青灰色巴什拜羊的毛色形成具有调节作用,可作为一个候选的巴什拜羊毛色遗传标记。     

改进亚硫酸盐测序技术研究拟南芥DNA甲基化水平

DNA胞嘧啶甲基化是一种重要的表观遗传修饰形式,在细胞增殖、分化、发育、基因组印迹、基因表达调控等过程中起着重要作用.随着对DNA甲基化研究的深入,各种DNA甲基化检测方法被开发出来满足不同类型的研究需求.通过实验建立的一种改进亚硫酸盐测序技术,将拟南芥基因组DNA经酶切纯化后,用亚硫酸盐修饰液修饰,将PCR产物克隆到pEASY-T1载体上,每个样品随机挑取15个阳性克隆,测序分析,研究拟南芥错配修复基因MutL-homologue 1 (MLH1)启动子区域的甲基化水平.结果表明:与传统亚硫酸盐测序法相比,改进方法有利于DNA完全修饰,既减少了修饰时间,又提高了PCR目的片段的特异性、稳定性和重复性;MLH1基因启动子区域甲基化比率为27.3％,而不是45.6％,避免了非甲基化位点的错认.为植物DNA甲基化分析提供了一种更为理想的研究手段.     

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。     

缺氮胁迫对固氮蓝藻鱼腥藻PCC7120 DNA甲基化修饰模式的影响

为研究缺氮胁迫对固氮蓝藻DNA甲基化的影响,本研究以固氮蓝藻鱼腥藻Anabaena sp. PCC 7120为试验材料,比较了正常藻丝、缺氮藻丝和异形胞的DNA甲基化修饰。DNA甲基化修饰与细胞分化、基因组印记等多种重要生物学过程有关。在高等植物和非固氮蓝藻中,缺氮胁迫可以改变DNA甲基化修饰模式。DNA甲基化修饰也存在于固氮蓝藻细胞中。然而,固氮蓝藻可以通过固定空气中的氮来缓解缺氮压力,缺氮胁迫是否能改变固氮蓝藻的DNA甲基化修饰模式尚不清楚。全基因组重亚硫酸盐测序可以在单碱基水平分析基因组范围内所有胞嘧啶的甲基化修饰模式。利用全基因组重亚硫酸盐测序对正常培养的藻丝、缺氮72h的藻丝和异形胞的胞嘧啶甲基化进行了测序,分别获得6.25,8.38,7.11Gb的干净数据。在正常培养的藻丝、缺氮72h的藻丝和异形胞中,甲基化胞嘧啶位点占所有胞嘧啶位点的比例分别为1.06%,1.05%和1.05%,甲基化胞嘧啶位点的平均甲基化水平分别为0.61%, 0.54%和0.54%。基于胞嘧啶甲基化修饰模式对这3个样品进行Pearson相关性分析,发现样品间的相关系数在0.976～0.983之间。这些结果说明正常培养的藻丝、缺氮72h的藻丝和异形胞的DNA甲基化修饰模式相似,缺氮胁迫不能引起固氮蓝藻DNA甲基化模式的改变。本结果为固氮蓝藻和非固氮蓝藻采用不同的表观修饰来应对缺氮胁迫提供了证据。     

应用MSAP技术对脐橙品种进行DNA甲基化分析

 应用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）技术对24个脐橙品种胞嘧啶甲基化模式和程度进行评估。结果表明，脐橙基因组的CCGG序列中检测到4.7%～15.0%的DNA发生甲基化；18对扩增引物有10对显示有多态性，总共得到639条带，其中43条带为甲基化多态性带，平均甲基化多态性（P）比率达6.7%。结果显示DNA甲基化在脐橙中发生频繁，且品种之间的甲基化模式存在较大差异，脐橙CCGG序列中胞嘧啶甲基化外部（15.0%）多于内部（4.7%）。本文首次运用MSAP技术对脐橙品种进行胞嘧啶甲基化分析表明，使用MSAP检测脐橙品种多态性非常有效。     

荣昌猪基因组DNA甲基化水平分析

【目的】探讨荣昌猪基因组DNA甲基化水平随生长发育阶段和组织类型不同而变异的规律。【方法】采用HPLC法分别检测了荣昌猪阉公猪心脏、肝脏、半膜肌3种组织在10,20,35,50,80和100 kg体质量阶段基因组DNA的甲基化水平,分别以体质量和组织类型为影响因素进行单因素方差分析。【结果】与10 kg体质量阶段的基因组DNA甲基化水平相比,3种组织基因组DNA甲基化水平均随个体体质量的增加而呈下降趋势,但不同组织下降的幅度不同:心脏基因组DNA甲基化水平在35 kg时开始明显下降(P0.01),到100 kg时下降了44.00%;肝脏基因组DNA甲基化水平在80 kg时开始明显下降(P0.05),到100 kg时下降了26.06%;半膜肌基因组DNA甲基化水平在20 kg时开始明显下降(P0.01),到100 kg时下降了60.78%。半膜肌的基因组DNA甲基化水平在10 kg体质量阶段显著高于心脏(P0.05),极显著高于肝脏(P0.01),在20 kg体质量阶段极显著低于心脏和肝脏(P0.01);肝脏的基因组DNA甲基化水平在35 kg体质量阶段显著高于半膜肌(P0.05),在50和80 kg体质量阶段极显著高于心脏和半膜肌(P0.01),在100 kg体质量阶段显著高于心脏(P0.05),极显著高于半膜肌(P0.01)。【结论】体质量阶段是猪基因组DNA甲基化水平的重要影响因素之一。DNA甲基化水平在肝脏与半膜肌间具有组织特异性,而在心脏与肝脏间、心脏与半膜肌间是否具有组织特异性与体质量阶段明显相关。