DNA甲基化及其生物学功能

DNA甲基化是一种主要的表观遗传修饰,是调节基因表达的重要手段。作者在介绍了DNA甲基化机制、DNA甲基化的模式、DNA甲基化特点的基础上,重点论述了DNA甲基化发育分化、X染色体失活、基因组印记和杂种优势等方面的作用。     

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。     

主要家畜种基因组连锁图现状和展望

对主要家畜种基因组研究中用多态遗传标记,如微卫星标记、RFLP等,制作遗传连锁图现状进行了综述。在过去近半个世纪中,家畜基因组遗传连锁图的研究随着遗传标记技术,特别是DNA 微卫星等多态标记的迅速发展,取得了很大进展。其中主要介绍了主要家畜种牛、猪、绵羊、马和家禽基因组遗传连锁图发展的现状以及将来的发展趋势。     

DNA甲基化在动植物遗传育种中的应用

DNA甲基化在真核生物的基因转录和表达中起着十分重要的作用，是遗传学的重要机制，在动植物的育种和遗传中发挥重要的作用。DNA甲基化与动植物基因组所产生的甲基化状态以及基因的表达、分子标记与DNA甲基化等等这些都是关于DNA甲基化的相关研究，针对在动植物的遗传育种中全基因组DNA甲基化模式的应用进行详细的介绍。     

DNA甲基化及其在动物遗传育种上的应用研究

动物遗传标记的发展,经历了从形体特征到血液蛋白多态,再到DNA多态这样一个发展 过程.分子遗传标记技术的成熟使得畜禽数量性状图谱越来越系统化和完善,为畜禽改良提 供了新的手段[1].DNA甲基化是基因表达调控的一种重要机制,是哺乳动物DNA最常见的复 制后调节方式之一.DNA甲基化通过图式和数量的改变,对生物遗传信息进行调节,在基因表 达调控、发育调节等方面发挥重要作用[2].作为分子生物学研究的热点之一,DNA 甲基化在植物遗传育种中已被广泛应用,但是在动物分子育种中的相关报道还不多.本文拟 就DNA甲基化的基本原理、在动物基因组中的丰度、检测方法以及其在遗传育种中的应用情况作一概述.     

马DNA遗传多样性研究进展

综述了国内外近20年来在DNA分子水平上对马遗传多样性的研究进展.集中从基因组DNA,线粒体DNA和Y染色体DNA的多态性上反映马遗传多样性.基因组DNA的研究证明了马具有丰富的多态现象;线粒体DNA的分析暗示马可能有多个母系祖先,并阐述了世界马种经历过多个驯化历史时期;Y染色体虽然被包含在基因组内,但它含有非重组的的单亲遗传区,能够反映父系的遗传多样性,使其在生物进化和群体遗传学研究中具有独特的意义.相对于线粒体突变率,马的Y染色体遗传变异较少.     

早期胚胎DNA甲基化研究进展

DNA甲基化修饰是研究最多的表观遗传修饰之一，在调控基因转录、染色体结构稳定、基因印迹、X染色体失活等方面发挥作用。尽管DNA甲基化是一种稳定的修饰，但其在个体发育进程中是动态变化的。目前，人们对早期胚胎发育中DNA甲基化修饰研究还不全面，随着全基因组DNA甲基化分析技术的进步，其在早期胚胎中的功能也逐渐揭示。作者主要论述了DNA甲基转移酶（DNMTs）的发现及其调控作用和DNA甲基化在早期胚胎中的作用。     

马DNA遗传多样性研究进展

综述了国内外近20年来在DNA分子水平上对马遗传多样性的研究进展。集中从基因组DNA,线粒体DNA和Y染色体DNA的多态性上反映马遗传多样性。基因组DNA的研究证明了马具有丰富的多态现象;线粒体DNA的分析暗示马可能有多个母系祖先,并阐述了世界马种经历过多个驯化历史时期;Y染色体虽然被包含在基因组内,但它含有非重组的的单亲遗传区,能够反映父系的遗传多样性,使其在生物进化和群体遗传学研究中具有独特的意义。相对于线粒体突变率,马的Y染色体遗传变异较少。     

DNA甲基化与奶牛乳腺泌乳调控的研究进展

DNA甲基化是最早发现的表观修饰方式之一,介导基因的表达沉默,在维持细胞功能、遗传印记、个体生长发育中起着重要作用。近年来,DNA甲基化参与调控乳腺生长发育及泌乳相关基因的表达,随着这方面研究的深入,DNA甲基化在奶牛生产、遗传育种方面将会有越来越多的应用。作者主要从DNA甲基化、乳腺泌乳相关基因DNA甲基化及DNA甲基化在奶牛生产中的应用进行综述。     

细胞分化的甲基化调控及其分子机理

长期以来,对细胞分化过程的研究,尤其是对干细胞及其谱系的功能差异分析,主要集中在基因的转录水平调控。然而,越来越多的研究发现,DNA的甲基化、染色质重塑、基因组印记、染色体失活、非编码RNA作用等表观遗传学机制对哺乳动物发育、胚胎细胞分化及癌细胞增殖过程发挥着重要的作用。其中以DNA甲基化这种形式最为常见。作者就DNA甲基化对影响转录、分子调控、神经元发育、遗传等方面的最新研究成果进行综述。     

微卫星DNA在草食动物遗传育种中的研究与应用

阐述了微卫星DNA的历史，形成机制，作为分子遗传标记的优点，以及在动物亲缘关系鉴定，群体遗传关系划分，基因定位和构建基因组图谱等方面的应用。     

DNA甲基化的表观遗传机制及其在动物遗传育种中应用

表观遗传是一类没有产生DNA碱基序列的改变但表型特征却发生变化的调控机制,同时这种变化是可以遗传给后代的。DNA甲基化是DNA分子上的胞嘧啶在DNA甲基转移酶的作用下与一个甲基基团共价结合,被修饰为5-甲基胞嘧啶,进而调控基因表达的一种表观遗传形式。多项研究表明,DNA甲基化对动物的抗病性能、生产性能、繁殖性能均有不同程度的影响,因此探明DNA甲基化的表观遗传机制,能够为分子育种提供理论依据,将有助于更好更快的选育新品种或品系,并充分发挥其遗传潜力。     

犏牛雄性不育的DNA甲基化

采用Western blot法检测犏牛、牦牛睾丸组织中DNA甲基转移酶3a(Dnmt3a)蛋白的相对表达量,用甲基化定量试剂盒(荧光法,Epigentek公司)检测其全基因组DNA甲基化的水平,分析犏牛与牦牛在这2个表达量上的差异。结果显示:犏牛、牦牛睾丸组织中Dnmt3a蛋白的相对表达量分别为(0.853±0.015)和(0.651±0.016),犏牛的显著高于牦牛(P<0.05);犏牛、牦牛睾丸组织的全基因组DNA甲基化水平分别为(0.950±0.013)%和(0.808±0.016)%,犏牛的显著高于牦牛(P<0.05)。可见,犏牛睾丸组织中Dnmt3a蛋白表达水平与其全基因组DNA甲基化水平均显著高于牦牛,这可能是犏牛雄性不育的DNA甲基化机制之一,也将为犏牛雄性不育的表观遗传学研究奠定基础。     

滩羊和湖羊背最长肌全基因组甲基化差异分析

本研究旨在通过不同品种绵羊背最长肌的全基因组甲基化差异分析,鉴定差异甲基化区域（DMR）和差异甲基化基因（DMG）,为解析绵羊骨骼肌发育差异奠定基础。采用全基因组重亚硫酸盐测序（WGBS）技术开展了周岁龄滩羊、湖羊和滩湖F2代背最长肌全基因组DNA的甲基化水平检测和差异甲基化区域分析,探讨品种间DNA甲基化水平的差异。结果显示,全基因组范围内滩羊、湖羊和滩湖F2代胞嘧啶（C）甲基化（mC）率分别为3.55%、3.18%和3.56%,3个群体的甲基化水平基本一致。对滩羊和湖羊的甲基化水平进行比较,在不同序列环境下共检测到97 731个DMRs和10 784个DMGs。在CG、CHH、CHG序列环境下3个群体甲基化水平无显著差异。对DMGs通过基因本体（GO）和相关信号通路（KEGG）分析,共检测到419个GO条目和20个信号通路,显著富集在细胞过程、细胞组分、结合、长期抑制等相关条目中。筛选出5个与肌肉调控有关的候选基因ACTA2、ROCK1、CALD1、MYH3、MYH10。本研究绘制了滩羊、湖羊和滩湖F2代全基因组甲基化图谱,为表观遗传调控肌肉发育研究和肉质候选基因的筛选提供理论参考。     

基因组选择在家畜改良上的研究进展

基因组选择（GS）是全基因组范围内的分子标记辅助选择,目前被证明是利用DNA标记信息改善复杂性状最有效的方法。本文简要概述了基因辅助选择以及标记辅助选择;重点介绍了GS,包括GS的实施策略与育种值估计方法,GS的准确性获得以及对GS方法的比较,总结了当前家畜上利用GS加速遗传改良的应用进展;并对家畜在GS上的应用前景进行展望。     

哺乳动物体细胞核移植的DNA甲基化重编程研究进展

DNA甲基化是基因组主要的表观遗传修饰方式之一.核移植重构胚在对供体细胞基因组进行甲基化重编程过程中会出现异常的甲基化模式,而异常的甲基化重编程是导致克隆胚早期死亡及克隆动物发育畸形的主要原因.论文针对体细胞克隆动物基因组DNA的甲基化模式、造成克隆胚胎甲基化异常的原因及异常甲基化对重构胚胎发育的影响等进行了综述.深入研究核移植重构胚甲基化重编程的机制,有助于完善核移植技术,提高克隆效率,使其更好地应用于基础研究和生产实践.     

温岭高峰牛线粒体DNA全基因组遗传多样性分析

[目的]通过测定温岭高峰牛线粒体DNA全基因组序列以分析温岭高峰牛的母系起源及遗传多样性。[方法]采用DNA提取、测序及生物信息学方法。[结果]通过对19头温岭高峰牛线粒体DNA全基因组序列分析,共发现263个变异位点,定义9种单倍型,单倍型多样度(Hd±SD)为0.778±0.096,核苷酸多样度(Pi±SD)为0.0017±0.0014,表明温岭高峰牛的遗传多样性较低。构建的NJ系统发育树和单倍型进化网络图表明温岭高峰牛有普通牛和瘤牛2种母系起源。[结论]温岭高峰牛线粒体DNA基因组的遗传多样性较低,有瘤牛和普通牛两个母系起源,但主要受瘤牛的影响。     

双峰驼遗传多样性研究进展

综述了国内外近40年双峰驼在染色体核型、血液蛋白多态、基因组DNA和线粒体DNA遗传多样性上的研究进展.染色体核型、血液蛋白多态分析表明,双峰驼的遗传多样性有限,微卫星和线粒体DNA的RFLP分析表明双峰驼具有较丰富的遗传多样性,基于线粒体DNA全序列的骆驼科动物遗传进化分析有助于理解骆驼科动物进化历史.由于研究滞后,目前还未有关于双峰驼群体线粒体DNA序列的遗传多样性分析.     

鸡种间基因组甲基化水平的研究

以红色原鸡和茶花鸡为例,对鸡的全基因组DNA甲基化分布及其与基因表达水平的关系进行了研究,初步探讨了鸡的全基因组表观型的进化和选择进展.     

产蛋前期和产蛋高峰期鸡全基因组甲基化差异及其对肝脏转录组影响的研究

旨在通过对产蛋前期和产蛋高峰期鸡肝全基因组甲基化差异进行分析,解析基因组甲基化对不同发育阶段肝中基因表达差异的影响。本研究采用全基因组重亚硫酸盐测序（WGBS）技术对产蛋前期（20周龄）和产蛋高峰期（30周龄,各3只DNA混池）卢氏绿壳蛋鸡肝全基因组的甲基化水平进行检测,并与已有的肝mRNA转录组数据进行整合分析,探讨基因组甲基化对不同生理阶段基因表达差异的影响。结果表明,全基因组范围约有4%的胞嘧啶（C）发生了甲基化（mC）;两个生理阶段的总体甲基化水平基本一致。共检测到670个差异甲基化区域（DMRs）和356个差异甲基化基因（DMGs）。基因本体（GO）和相关信号通路（KEGG）分析发现,超甲基化DMGs显著富集在发育的正向调控、细胞形态改变的调控、VEGF信号通路、肌动蛋白细胞骨架的调控、粘着斑及间隙连接等相关过程,低甲基化DMGs显著富集在胚胎消化道形态的发生、间充质细胞增殖的正向调控、淀粉和蔗糖代谢及Wnt信号通路等相关过程。基因不同功能区域甲基化水平与基因表达水平有关,启动子（promoter）及基因体（gene body）区域甲基化水平与基因表达水平呈显著负相关,其他区域（内含子、3'UTR）的甲基化水平与基因的表达水平无明显关系。其中,与肝脂质代谢相关的候选基因RASD1、HAO1、UBE2O、MSRB3受甲基化调控。本研究绘制了不同生理时期卢氏绿壳蛋鸡全基因组甲基化图谱,结合mRNA转录组数据阐述了DNA甲基化在基因表达方面的调控作用,并鉴定出了不同生理时期受甲基化调控的基因,为深入研究表观遗传调控在不同生理时期蛋鸡肝代谢中的作用机制提供参考。