Epigenome-wide DNA methylation analysis reveals differentially methylation patterns in skeletal muscle between Chinese Chenghua and Qingyu pigs

Chenghua (CH) pig and Qingyu (QY) pig are typical Chinese native fatty breeds. CH pig is mainly distributed in Chengdu Plain, while QY pig is widely distributed throughout the mountain areas around the Sichuan Basin. There are significant differences in their phenotypic traits, including body image, growth performance, and meat quality. This study compared several meat quality traits of CH and QY pigs and conducted a genome-wide DNA methylation analysis using reduced representation bisulfite sequencing (RRBS). It was observed that the pH at 45 min (pH_45min, P=5.22e–13), lightness at 45 min (L*_45min, P=4.85e–5), and lightness at 24 h (L*_24h, P=3.57e–5) of CH pigs were higher than those of QY pigs. We detected 10 699 differentially methylated cytosines (DMCs) and 2 760 differentially methylated genes (DMGs) associated with these DMCs. Functional analysis showed that these DMGs were mainly enriched in the AMPK signaling pathway, Type II diabetes mellitus, Insulin signaling pathway, mTOR signaling pathway, and Insulin resistance. Furthermore, 15 DMGs were associated with fat metabolism (ACACA, CAB39, CRADD, CRTC2, FASN, and GCK), muscle development (HK2, IKBKB, MTOR, PIK3CD, PPARGC1A, and RPTOR), or meat quality traits (PCK1, PRKAG2, and SLC2A4). The findings may help to understand further the epigenetic regulation mechanisms of meat quality traits in pigs and provide new basic data for the study of local pigs.     

蓝塘猪与长白猪背最长肌全基因组DNA甲基化分析

【目的】分析蓝塘猪与长白猪背最长肌组织全基因组DNA甲基化水平,筛选2个猪品种的差异甲基化基因（DMG）,为优质肉猪选育提供理论依据。【方法】利用全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）技术,分析1日龄雄性蓝塘猪与长白猪背最长肌组织全基因组DNA的甲基化水平、差异甲基化区域（DMR）和DMG,并对DMG进行GO注释,揭示蓝塘猪与长白猪差异甲基化基因的功能。【结果】蓝塘猪和长白猪样本测序获得的原始序列数量分别为300 005 805和300 012 190条,有效序列数量分别为210 334 070和210 758 564条,有效序列与猪参考基因组的比对成功率分别为70.11%和70.25%,Bisulfite转化率分别为98.54%和98.36%。蓝塘猪全基因组范围内胞嘧啶（C）的甲基化率为4.07%,其中CG、CHG和CHH中胞嘧啶的甲基化率分别为74.50%,1.74%和1.51%;长白猪全基因组范围内胞嘧啶的甲基化率为4.44%,其中CG、CHG和CHH中胞嘧啶的甲基化率分别为76.92%,2.13%和1.87%。共检测出13 126个差异性甲基化区域,总长度为3 357 954 bp,含有78 234个胞嘧啶。68.50%的差异性甲基化区域分布在基因间区,25.74%分布在内含子,1.89%分布在外显子,1.85%分布在上游2 kb区域,1.78%分布在下游2 kb区域,0.24%分布在CpG岛。甲基化差异基因显著富集于凋亡过程的负调控、细胞迁移的正调控等24个GO条目,其中FAM135B、NR1H2、ID4、ZFPM2、FOXO1等５个基因与蓝塘猪和长白猪的脂肪代谢相关,长白猪FAM135B、NR1H2、ZFPM2和FOXO1的表达水平高于蓝塘猪,而ID4略低于蓝塘猪。【结论】明确了蓝塘猪和长白猪背最长肌组织全基因组DNA的甲基化情况,为深入研究2个猪种肉质差异的分子机制提供了基础数据。     

亚硫酸氢盐测序法检测小鼠胚胎Oct4启动子区甲基化

应用亚硫酸氢盐测序技术,以昆明小白鼠几种不同时期体内胚为研究对象,对其单拷贝基因Oct4启动子区进行甲基化检测.基因组经低熔点琼脂糖包埋、亚硫酸氢盐修饰后,运用巢式PCR对处理后的DNA进行两轮扩增,扩增产物通过琼脂糖凝胶电泳检测和单克隆测序进行分析.结果表明,亚硫酸氢盐测序法是一项敏感而有效的DNA甲基化检测手段.     

鸭MyoG基因启动子的生物信息学分析及其甲基化频率对基因表达的影响

采用RT–PCR技术扩增和克隆鸭Myo G基因启动子,并对其启动子序列进行生物信息学分析,采用Sequenom Mass Array技术检测Cp G岛在鸭肌肉组织中的甲基化水平,用q RT–PCR检测Myo G基因的表达量。结果表明,扩增得到鸭Myo G基因启动子序列2 730 bp,对启动子序列预测后,发现存在2个Cp G岛,其中Cp G岛(–2 536~–1 997 bp)存在5个转录因子结合位点和多个真核生物结构元件。甲基化检测结果表明:在鸭的个体和组织水平上,启动子甲基化率均未聚类在一起;Cp G位点甲基化频率存在个体差异,22%Cp G位点的甲基化频率与Myo G的m RNA表达量呈负相关(P0.05),78%Cp G位点的甲基化频率呈正相关(P0.05),其中,腿肌甲基化位点Cp G_1、Cp G_26.27.28.29的甲基化频率与Myo G基因表达水平均呈显著相关(P0.05)。Myo G基因在鸭与在哺乳动物中的转录调控机制存在差异。试验中发现多个影响鸭Myo G基因转录的潜在甲基化位点,其中Cp G_1与Cp G_26.27.28.29能通过DNA甲基化修饰影响Myo G基因在鸭腿肌中的转录。本研究结果可为鸭Myo G基因转录调控提供参考依据。     

Determination and Difference Analysis of DNA Methylation Content Both in Blood and Muscle Tissue of Pigs

In this experiment, DNA samples from parental lines Large White, Landrace, and Meishan pigs, and their hybrids Large White × Landrace, Landrace × Large White, Large White × Meishan, and Meishan × Large White pigs were used for the determination of DNA methylation content in both blood and muscle tissue. The differences about DNA methylation content between parental lines and their hybrids were analyzed. These will offer theoretical support from molecular level for heterosis. High performance liquid chromatography （HPLC） was firstly used to detect DNA methylation content. The average DNA methylation content in 163 DNA samples of muscle tissue was 16.92%, whereas, the average DNA methylation content in 182 samples of blood was 6.49%, the difference between which was especially prominent （P 〈 0.01）. In blood, the methylation content was lower than 10%, with the highest level of 9.93% in Landrace x Large White and the lowest of 2.97% in Landrace. The difference between Large White and Landrace was highly significant （P 〈 0.01）, but not significant between Large White and Meishan; and the differences between reciprocal cross hybrids in both hybrid systems were significant （P 〈 0.05）. In muscle tissue, the differences in methylation content among three parents were not significant （P 〉0.05）; and the differences between reciprocal cross hybrids in both hybrid systems were not significant （P 〉 0.05）, but between different hybrid systems, the hybrids had a significant difference （P 〈0.05）. The average methylation content in muscle samples was higher than that in blood samples, and the methylation in different tissues was different.     

鸭IL-2基因启动子的克隆、多态性与表达的关联分析

为研究鸭IL-2基因调控区单核苷酸多态性对其转录调控的影响,克隆获得了鸭IL-2基因启动子2 850 bp序列,与人、小鼠和原鸡的同源性分别为35.37%,37.52%和34.74%。其中,-1 400/-1 000存在集中的核心转录因子结合位点。对鸭IL-2基因启动子(-1 932/-742)进行单核苷酸多态检测和遗传多态性分析发现,该区域存在两个突变位点(C-1353A、C-1406T),且均处于Hardy-Weinberg极不平衡状态;等位基因A均为优势等位基因。单核苷酸多态与其表达水平的相关性分析发现,突变位点不同基因型与IL-2基因mRNA表达水平和IL-2蛋白水平均无显著相关关系,但基因型AA个体的mRNA表达量均高于其他基因型个体(P>0.05),表明鸭IL-2启动子等位基因A可能有促进IL-2基因转录的趋势。研究结果为IL-2基因转录调控机制的研究提供了理论基础。     

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。     

水稻谷氨酰胺合成酶同工型基因转录表达量与启动子结构关系分析

研究选用籽粒蛋白质含量差异显著的5个品种(系),比较分析品种间GS同工型基因在灌浆过程中籽粒和叶片表达特性及启动子序列与结构特点。结果表明,不同品种间OsGS同工型基因表达量差异显著;OsGS1;1和OsGS1;2基因在籽粒和叶片中大量表达;OsGS1;3和OsGS2基因分别仅在籽粒和叶片中大量表达;在灌浆过程中籽粒和叶片中OsGS同工型基因m RNA表达量均呈单峰曲线变化,灌浆前期m RNA表达量平稳升高,中期出现峰值,后期快速降低,且高蛋白质含量品种m RNA表达量高于低蛋白质含量品种。籽粒蛋白质含量差异显著品种间OsGS同工型基因启动子序列同源性高达99%以上;品种间有性杂交子代OsGS同工型基因启动子序列可发生碱基变化,但启动子核心元件无变化。在调控元件数量和功能上OsGS同工型基因启动子保守性很强,启动子在结构和功能上不易发生遗传变异,籽粒OsGS同工型基因m RNA表达量变化受OsGS基因启动子调控影响较小。     

LIR1基因在水稻中的组织特异性表达

水稻LIR1是LIR(light-induced rice)蛋白家族的一员,受光与生物钟的调节,在植物光反应及生物节律性调控方面有重要作用。为了研究水稻LIR1的生理功能,利用半定量RT-PCR技术对水稻‘珍汕97B’LIR1基因做了根、叶鞘、叶片及穗的组织特异性表达分析,同时构建了启动子的GUS基因融合表达载体LIR1∷GUS转化烟草,利用GUS组织化学染色检测GUS基因在烟草组织器官中的表达情况。研究结果表明:LIR1基因在水稻叶片中的表达量较高,而在叶鞘、穗与根中表达量较低;GUS染色主要集中在叶片组织及茎中,而在植株的根部不显色。     

猪繁殖候选基因HoxA10的克隆及表达分析

同源异形盒A10基因(Homeobox 10 gene,HoxA10)是Hox基因家族中重要一员,与子宫形态的发生,生育期子宫内膜的周期性形态发育密切相关,是与猪繁殖性状相关的重要候选基因.以长白猪为材料,采用RT-PCR方法,克隆了猪HoxA10基因,并用Real-Time PCR测定该基因在猪各组织器官中的表达.结果表明,从猪子宫组织中克隆获得HoxA10基因cDNA长538 bp,包括1个285 bp的开放阅读框,编码合成94个氨基酸残基,与人和小鼠的HoxA序列同源性分别为98.9%和97.9%;在猪各组织中,前肌是HoxA10基因表达量最高的组织,其次为肾、子宫、后肌、输卵管、大肠、腹脂等组织,在垂体、大脑、小脑、丘脑、卵巢、肺、胃、小肠、背肌、背膘中,HoxA10的表达很低或基本无表达.     

组织培养紫叶酢浆草DNA甲基化的研究

紫叶酢浆草是重要的观赏植物,是较早建立较为完善组织培养系统之一.本研究提取经组织培养获得的紫叶酢浆草基因组DNA,利用Southern杂交,分析了5S rDNA位点的DNA甲基化情况.结果表明,紫叶酢浆草的5S rDNA位点的CpG高度甲基化,而CNG的甲基化状况则较低.     

DNA甲基化在植物中的研究

DNA甲基化是重要的表观遗传修饰之一,在植物的生长发育过程中起着重要的调节作用.高等植物的核基因中广泛存在胞嘧啶碱基的甲基化,与内源基因的沉默存在密切的联系.对甲基化的分布、建立、维护与基因表达之间的关系等进行了阐述.     

Analysis of DNA methylation of CD79B in MDV-infected chicken spleen

Marek's disease (MD), an immunosuppressive disease induced by Marek's disease virus (MDV), provides an ideal model for studying diseases caused by a carcinogenic virus. CD79B is a B-cell antigen receptor complex-associated protein β-chain precursor which is involved in the activation, proliferation, differentiation of B-cell and the transmission of downstream signals. This study analyzed CD79B gene mRNA expression and methylation by two schemes #20 (5´ flanking to intron 1) and #27 (intron 2 to intron 3), between MDV-infected tumorous spleens (TS) and non-infected spleens (NS). Results showed that average methylation levels of CpGs in #20 and #27 were higher in TS than in NS (P<0.05), while, CD79B mRNA expression was lower in TS than in NS (P<0.01). Six of 40 CpG sites showed significantly (P<0.05) different methylation levels between TS and NS. Correlation analysis showed that the average methylation level rather than a single site methylation level in #20 affected (P<0.05) mRNA expression. Collectively, it was found that the change of CD79B gene expression after MDV infection might be partly explained by modification of DNA methylation.     

二花脸猪和大白猪睾丸生长激素受体基因表达的发育性变化

随机选取0、3、20、30、90、120和180日龄二花脸公猪和大白公猪各4头，用相对定量RT-PER法研究睾丸组织中生长激素受体（GHR）基因表达的发育性变化。结果表明，二花脸猪与大白猪睾丸GHR mRNA表达的发育模式不同，二花脸猪GHR mRNA相对表达量从0到30日龄逐渐上升，在90和120日龄呈阶段性降低（P〈0．05），之后在180日龄又再次上调；大白猪GHR mRNA相对表达量在出生当日最高，3日龄显著下降（P〈0．05），随后直至180日龄维持在较低水平并相对恒定。总的来说，二花脸猪睾丸GHR mRNA相对表达量显著高于大白猪（P〈0．05）。提示：不同品种猪睾丸GHR mRNA表达具有特定的发育模式，并可能与性成熟的早晚有关。     

水曲柳FmPLT基因家族的鉴定及表达分析

[目的]PLT转录因子家族能够参与植物的再生过程,并且在植物的生长发育及器官建成中发挥着重要作用,本研究旨在探究PLT转录因子在水曲柳生长发育及非生物胁迫中发挥的作用,以期为林木优良基因选育工作提供更多思路.[方法]通过同源序列比对和基因克隆等方法对FmPL Ts家族的成员进行鉴定及分析,之后对FmPL Ts成员进行了...     

拟南芥Dof1基因原核表达载体的构建及应用

【目的】构建拟南芥转录因子Dof1基因的原核表达载体,进行原核表达并制备其蛋白抗体。【方法】利用RT-PCR方法从拟南芥中克隆转录因子Dof1基因,将其连接到原核表达载体pET-32a(+)上,构建重组原核表达载体pET32a(+)-Dof1,经酶切鉴定和测序验证后将其转化至大肠杆菌BL21中,经IPTG诱导后,纯化重组蛋白,以分离到的重组蛋白为抗原免疫小鼠制备抗血清,检测植物中Dof1蛋白表达水平。【结果】成功构建了拟南芥转录因子Dof1基因的原核表达载体pET32a(+)-Dof1,在28℃、1mmol/L IPTG诱导6h的大肠杆菌中可高效表达分子质量约为42ku的重组蛋白,其分泌到细胞质中,不形成包涵体;Western-blotting检测结果证明,制备的抗血清有较好的抗原-抗体识别反应。【结论】成功实现了Dof1基因的原核表达,制备出的重组蛋白Dof1多克隆抗体可用于植物Dof蛋白表达水平的检测,可为Dof1基因的进一步研究奠定基础。     

胰腺癌细胞株Runx3基因启动子区CpG岛甲基化的检测

目的 探讨胰腺癌细胞株中Runx3基因启动子区CpG岛的甲基化水平.方法 应用甲基化特异性PCR方法检测Panc -1、BxPC-3、AsPC-1三种胰腺癌细胞株及正常胰腺组织RunX3基因启动子区CpG岛甲基化水平.结果 在Panc-1、BxPC-3、AsPC-1细胞株中Runx3基因启动子区CpG岛的甲基化引物均发...     

小麦TaPAT1-2D基因的克隆与表达分析

GRAS(GIBBERELLIN-INSENSITIVE, repressor of ga1-3 and SCARECROW)基因家族作为重要的植物转录因子在调控植物生长发育、抵抗逆境胁迫的各种信号转导途径中发挥重要作用。为进一步挖掘该家族小麦抗赤霉病相关基因,从禾谷镰刀菌诱导的小麦转录组测序数据筛选出差异表达基因TaPAT1-2D(TraesCS2D02G198200.1),克隆该基因的全长序列,并对其进行生物信息学和表达模式分析,以及亚细胞定位和酵母转录激活活性研究。生物信息学分析结果表明：TaPAT1-2D序列全长1 668 bp,编码555个氨基酸,分子量约为61.34 ku; TaPAT1-2D蛋白含有典型GRAS功能结构域,在进化关系上与水稻OsCIGR2(LOC＿Os07g39470.1)关系较近;TaPAT1-2D启动子区包含茉莉酸甲酯、脱落酸、生长素等植物激素响应元件与光应答元件等。实时荧光定量PCR结果显示,接种禾谷镰刀菌孢子液72 h后,TaPAT1-2D基因在4个不同赤霉病抗性小麦品种中的相对表达水平明显上调,表明该基因参与赤霉病的响应过程。农杆菌介导的烟草中瞬...     

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.     

氯化钠胁迫下的蒙古黄芪基因组MSAP分析

利用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术研究高盐胁迫过程中蒙古黄芪(Astragalus membranaceus)基因组DNA甲基化变化.结果表明,扩增22对引物共检测出不同盐浓度间甲基化位点179个.总体趋势是高盐引起蒙古黄芪...