DNA甲基化与基因沉默

DNA甲基化是生物体基因组的主要表观遗传修饰方式,是调节基因组功能的重要手段,哺乳动物通过基因组甲基化来改变DNA与蛋白质的作用,提供非编码序列和与发育相关的基因沉默的可遗传机制.     

哺乳动物早期胚胎表观遗传的非对称性研究进展

在哺乳动物发育早期,双亲基因组间及胚胎细胞系间均存在表观遗传非对称性,这对胚胎发育调控有重要意义。本文综述了受精卵、囊胚的表观遗传非对称性现象及目前对其机制的研究进展。克隆胚胎的表观遗传非对称性有所丢失,它们中的大部分有发育缺陷,尤其是胚胎和胚外组织发育失衡,这也说明了保持表观遗传非对称性对于胚胎发育的重要性。     

DNA甲基化在哺乳动物卵母细胞和早期胚胎发育中的研究进展

DNA甲基化(DNA methylation)是一种动态、可逆并可以遗传的表观遗传修饰模式,主要发生在哺乳动物原始生殖细胞和早期胚胎发育过程中,能够通过高动态和协同的核酶网络附着在DNA的CpG区域,同时还通过改变调控区域的功能状态进而调控基因表达且不影响DNA序列所携带的遗传信息。DNA甲基化主要涉及基因组印迹、转座元件沉默、X染色体失活和衰老等多种关键生理过程,在哺乳动物卵母细胞和胚胎发育中发挥着重要作用。本文介绍了DNA甲基化的建立与去除机制及其生物学功能,重点阐述了DNA甲基化在哺乳动物卵母细胞和胚胎发育过程中精准生成、维持、读取和删除等动态变化过程,为进一步研究哺乳动物表观遗传调控提供参考依据。     

表观遗传修饰影响哺乳动物体细胞核移植效率的研究进展

表观遗传修饰是一种不依赖于DNA序列变化的可逆、可遗传修饰，在哺乳动物胚胎发育的整个阶段均可发生，是影响哺乳动物体细胞核移植效率的主要因素之一。其中，DNA甲基化、组蛋白的动态修饰、X染色体失活、端粒与端粒酶活性变化作为常见的表观遗传修饰类型，任一修饰形式的异常都会影响基因的表达，引发体细胞重编程错误导致核移植效率降低。近年来，随着体细胞核移植技术研究的不断深入，表观遗传修饰影响体细胞核移植效率的关键作用机制日益明确。本文通过综述不同类型的表观遗传修饰影响哺乳动物体细胞核移植效率的研究进展，以期在表观遗传修饰层面为提高哺乳动物体细胞核移植效率提供新思路。     

鸡重要性状全基因组关联分析研究现状及展望

全基因组关联研究(GWAS)是在全基因组范围内寻找与动植物重要经济性状相关联的遗传变异,最先应用于人类复杂疾病的研究,随着鸡全基因组图谱的完成与公布,以及不同密度SNP芯片的开发与推广,GWAS已经应用于鸡复杂性状的重要基因检测,是解析重要性状分子遗传机制强有力的分析方法。文章介绍了GWAS研究背景、原理与方法等,综述了GWAS在鸡体重、体尺、屠宰、肉质、繁殖、行为、抗病等重要性状上的研究现状,并预测GWAS技术在未来鸡育种中的应用前景,旨在为进一步利用GWAS进行鸡复杂性状的遗传基础研究以及鸡的全基因组选择(GS)育种提供参考。     

哺乳动物基因组印迹研究进展

基因组印迹即父源或母源等位基因的差异表达,是一种重要的表观遗传学机制。作者就哺乳动物基因组印迹的特征、作用机制及基因组印迹的生物学意义进行综述。     

哺乳动物合子基因组激活过程中的染色质重塑

哺乳动物受精后,终末分化的卵子和精子结合并转变为具有全能性的受精卵,从而产生胚胎。胚胎发育最初由卵母细胞储存的基因产物指导,然后完成由母源到合子的过渡(maternal-to-zygotic transition, MZT)。母源mRNA逐渐被降解,合子基因组开始转录,合子的发育由自身调控。伴随着胚胎发育的进行,表观基因组经历了剧烈的重编程,表观遗传修饰在胚胎发育过程起到重要调控作用。其中,染色质重塑是指开放(转录激活)和关闭(转录抑制或沉默)染色质结构之间的动态变化。核小体在染色质上的不均匀分布导致基因组不同区域的松散程度不同,染色质可及性高的区域比较松散,易与转录因子结合,通常是重要的调控区域。染色质重塑通过调节DNA结合蛋白的基因组可及性,参与合子基因表达的调控,在合子基因组激活(zygotic genome activation, ZGA)过程中起到重要作用。作者讨论了伴随ZGA的整体染色质结构(和局部染色质可及性)的变化,以及它们在ZGA中的作用,为深入理解合子基因表达的调控机制提供参考。     

文昌鸡与北京油鸡肌肉组织DNA甲基化的MSAP分析

为了获得鸡不同肌肉组织基因组DNA甲基化水平、模式等表观遗传信息,试验以文昌鸡、北京油鸡及其杂交F1代基因组为试验材料,采用甲基敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术检测了鸡胸肌和腿肌2个组织基因组在CCGG位点的甲基化状态,分析了不同组织的DNA甲基化水平及特异性甲基化模式。结果表明:文昌鸡、北京油鸡及其正交F1代和反交F1代鸡的DNA甲基化程度均较高,其中胸肌基因组DNA的总甲基化水平分别是(53.56±2.40)%、(52.82±0.85)%、(53.67±2.24)%、(54.82±2.42)%,腿肌基因组DNA的总甲基化水平分别是(52.85±2.37)%、(53.48±0.96)%、(51.87±2.85)%、(53.15±0.96)%;胸肌和腿肌组织中全甲基化条带数均高于半甲基化条带数,非甲基化条带数均高于全甲基化、半甲基化条带数;在4个不同鸡群间,基因组甲基化程度差异不显著(P0.05);对部分甲基化位点进行回收,鉴定出6个存在甲基化修饰的基因(ADAMTS5基因、ATP2A2基因、C8H1ORF27基因、C-SNO基因、FAM91A1基因、FBXO33基因)。说明鸡肌肉组织甲基化多态性丰富,且不同遗传背景会造成部分基因甲基化的差异。     

昆虫转座子研究及其在蚕业科学的应用前景

自80年代末以来,植物与哺乳动物转基因遗传育种已取得巨大的成功。然而,与此形成强烈对照的是:在昆虫方面,特别是家蚕转基因遗传育种研究却进展缓慢,可以说国内外至今尚未取得突破性进展。究其原因,可能是昆虫基因组对外源DNA的直接插入具有严格的保守性,而哺乳动物基因组(特别是卵细胞)的确可以采取某种未明机制接受外源DNA片段的随机插入。     

骨骼肌发育调控相关lncRNAs研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸、无蛋白质编码功能的RNA。相对于研究较多的短链非编码RNA,lncRNA的种类繁多,数量占哺乳动物基因组的绝大部分,功能目前尚不完全清楚。近年来研究发现,lncRNA的功能涉及表观遗传、转录调控、细胞分化、胚胎发育以及疾病发生等诸多方面。本文总结了lncRNA的分类、作用机制及其在骨骼肌发育调控和家养动物中的研究进展。     

基于RAD-seq简化基因组测序的19个地方鸡种遗传进化研究

旨在基因组水平上揭示地方鸡种的遗传进化,发掘重要种质特性基因。本研究利用简化基因组RAD-seq测序鉴定19个地方鸡种(每个品种按照家系选取30个个体,10公、20母)基因组SNP标记,计算观察杂合度(Ho)、核苷酸多样度(Pi)、近交系数(Fis)、遗传分化系数(Fst)和基因流(Nm)等遗传统计量指标,分析地方鸡种的遗传多样性和遗传结构,并通过选择信号检测鉴定基因组受选择基因。结果表明,在19个地方鸡种中鉴定出400 562个SNPs标记。瓢鸡(PJ)和文昌鸡(WC)的遗传多样性最为丰富,观察杂合度(Ho)分别为0.246 8、0.243 0,核苷酸多样度(Pi)分别为0.278 1、0.265 5;河南斗鸡(DJ)的遗传多样性相对匮乏,Ho为0.156 0,Pi为0.175 2;东乡绿壳蛋鸡(DX)和边鸡(BJ)的近交系数最高(Fis0.160 0)。瓢鸡与文昌鸡、惠阳胡须鸡(HX)、藏鸡(ZZ)、大围山微型鸡(WX),惠阳胡须鸡与文昌鸡,藏鸡与茶花鸡(CH)间的遗传分化最低(Fst0.100 0),对应的基因流最高(Nm0.240 0)。河南斗鸡与其它品种间的遗传分化均处于较高水平,与其中15个品种间的Fst0.200 0、Nm1.000 0。遗传聚类分析(2个引入品种做外群)将地方鸡种总体上分为5类,与品种形成历史和地理分布基本吻合。通过选择信号分析,在19个地方鸡种合并群体中检测出9个常染色体上的26个区域受到选择作用,包含31个受选择基因。这些受选择基因广泛参与免疫系统调节、生殖机能调控、应激响应、代谢等生物学过程。利用基因组SNP标记能更全面准确地揭示地方鸡种的遗传多样性和遗传结构,选择作用主要体现在对地方鸡种抗逆抗病特性、配子活力及行为等方面的塑造。     

鸡胚发育及其表观遗传调控机制研究进展

鸡胚的发育过程分为早期胚胎发育和孵化过程中的发育，主要受到母体环境和孵化环境中多种因素调控。表观遗传是环境和基因互作的结果，指在DNA序列不变的条件下，基因功能发生可遗传的变化最终导致表型的变化。因此，母体环境和孵化环境等因素都可以通过表观遗传调控机制影响鸡胚发育。文章介绍了鸡胚发育的基本过程，总结了可能影响其发育的环境因素，并重点阐述了鸡胚发育过程中的表观遗传调控机制，为改善鸡胚生长发育提供参考。     

环境因素引起的哺乳动物跨代DNA甲基化修饰现象

经典遗传学认为生物的遗传信息是由基因决定的,DNA序列发生的改变可以传递给后代,而表观遗传修饰则由于细胞重编程作用不能被传递到后代。近年来的研究发现,一些环境因素引起的表观遗传修饰也可以传递给后代,而DNA甲基化是表观遗传修饰的主要机制之一,也是近年来研究跨代遗传的热点。本文对近年来环境因素在哺乳动物世代继承中的DNA甲基化修饰相关研究进行综述,为进一步研究跨代遗传中的表观遗传修饰机制提供参考。     

胚胎母源-合子转换期中的表观遗传调控

哺乳动物个体由终端分化的单倍体精子和卵子受精融合成的双倍体受精卵发育而来。在胚胎发育的初始阶段,合子基因组处于休眠状态,胚胎发育调控由卵母细胞内母源调控逐渐转换为合子基因组调控(Maternal-Zygotic Transition,MZT)。在此期间,随着母源物质的清除,合子基因组激活(Zygotic Genome Activation,ZGA),但调控MZT的具体分子机制还不清楚。最新研究表明,DNA甲基化、染色质重塑、组蛋白表观修饰、ncRNA在MZT和ZGA中发挥重要的作用。本文总结了上述4种表观修饰在动物植入前胚胎MZT中的生物学功能和特异的分子机制,对揭示动物胚胎MZT的调控机理有借鉴意义。     

两株H5N1亚型禽流感病毒的基因分析及其在不同宿主中致病性的比较

为了解两株高致病性禽流感病毒(HPAIV)的分子特征及其对不同宿主的致病性,本研究对DK/HuN/4/08和CK/GX/2/09进行全基因组序列的测定,分析结果表明:两个病毒分离株HA基因的裂解位点均具有HPAIV特有的基序(341RRR(R)KR345/346),并且均属于Clade2.3.2分支,基因组同源性在97.4%～98.3%之间。致病性试验显示,两个病毒分离株均能够以106EID50感染量在3 d内引起鸡全部死亡,并且各脏器均检测到高滴度的病毒含量;两者在SPF鸭中呈现不同的致病性,CK/GX/2/09在4 d内可以使感染鸭100%死亡,而DK/HuN/4/08只引起25%的死亡率;同样在小鼠试验中,两者致病力差异与在鸭体中的反应一致,其MLD50分别为1.63 log10EID50和6.2 log10EID50。本研究表明,这两株遗传背景相似的HPAIV在鸡、鸭和小鼠中的致病性不同,为进一步利用反向遗传技术研究这两株病毒对水禽和哺乳动物致病力差异的分子机制奠定了基础。     

种蛋注射在家禽营养表观遗传学上的应用

胚胎期是表观基因组重编程的关键时期,易受营养物质等外界环境的影响。与哺乳动物不同,家禽的胚胎发育与母体分离,可借助种蛋注射研究营养物质对胚胎发育的影响。本文简述了种蛋注射的研究现状,结合胚胎期表观基因组的重编程机理,阐述了其在研究家禽营养表观遗传学上的重要作用。     

鸭基因组研究现状和未来展望

作为禽流感病毒、乙肝病毒的自然贮存库和重要的农业经济动物,鸭在分子生物学(如宿主与病原物互作机制)和分子遗传学(如生长和屠体性状主效基因的克隆)领域的重要地位逐渐为人们所认可.近年来,鸭的基因组学研究取得了一些进展:①构建了鸭的遗传和细胞遗传图谱,并在此基础上定位了鸭生长、屠体和肉质性状的QTLs;②开展了鸡和鸭的比较基因定位研究;③建立了鸭的全基因组BAC文库;④克隆了约3 000条鸭的ESTs序列;⑤利用微卫星标记估计了鸭的遗传多样性.但与其它模式生物(如鸡、猪)相比较,鸭的基因组学研究仍处于起始阶段.随着分子生物学技术,特别是全基因组序列测定技术的发展,高密度的鸭遗传图谱、高分辨率的鸭和鸡以及其它脊椎动物的比较遗传图谱将会被构建,甚至是鸭全基因组序列的测定.这些基因组信息的获得将为大规模的鸭品种资源评定、重要经济性状分子机理的剖析进而改良其生产性能(如提高产蛋量和内质性能、增加对禽流感等疾病的抗性)奠定基础.     

DNA甲基化/去甲基化与哺乳动物胚胎的体外发育

DNA甲基化及去甲基化是哺乳动物表观遗传修饰的主要方式之一,与哺乳动物胚胎的发育密切相关。因此深入研究DNA甲基化与去甲基化的发生机制,对于改善早期胚胎的发育具有重要意义。本文对哺乳动物胚胎早期发育过程中的DNA甲基化动态修饰进行了综述。     

哺乳动物的基因转移

遗传工程是70年代从分子生物学发展起来的一门新技术,作为基因工程是对DNA上的基因进行体外操作,把不同来源的基因按照设计蓝图构建成一个新的融合基因(Fusion ge-ne),然后导入细胞中,产生具有新的遗传特性的生物。胚胎操作和基因工程技术的结合为哺乳动物基因工程开辟了前景,基因工程的应用涉及到目的基因的分离、重组、转移、整合和表达等一系列过程。在哺乳动物的应用研究中,首先把SV40病毒DNA整合到小鼠的基因组中(Jaenisch等,1974)。Munro(1968)利用鸡进行了外源基因导入动物染色体的研究,并且取得了基因转移成功,但当时没有引起重视。进入80年代以后,利用微注射(Mi-     

基于微卫星标记的安徽省四个地方鸡种群体遗传多样性及其遗传结构分析

研究对安徽省四个地方鸡种遗传资源淮南麻黄鸡、霍邱鸡(固始鸡)、黄山黑鸡、金寨黑鸡的遗传多样性和群体遗传结构进行了分析。利用基因组扫描技术检测21个微卫星标记在四个群体中的基因型,统计分析各群体的遗传多样性指标。结果显示:21个微卫星标记在四个群体中表现出中高度多态性;观察杂合度最高的是金寨黑鸡,最低的是霍邱鸡,分别为0.621和0.587;Nei′s标准遗传距离最近的是淮南麻黄鸡和霍邱鸡,为0.0212,最远的是淮南麻黄鸡与黄山黑鸡,为0.2187;聚类分析显示淮南麻黄鸡和霍邱鸡聚为一类,黄山黑鸡和金寨黑鸡聚为一类;遗传结构分析表明淮南麻黄鸡和霍邱鸡群体极为相似,黄山黑鸡和金寨黑鸡有较大差异。安徽四个地方鸡种均表现出较高的遗传多样性,黄山黑鸡与金寨黑鸡遗传结构有较大差异,淮南麻黄鸡与霍邱鸡非常相似,在以后的选育开发中应充分利用这些遗传特性。