营养素对动物表观遗传的影响及其机制

表观遗传是环境因素和细胞内的遗传物质相互作用的结果.表观遗传学是在DNA碱基序列不变的前提下引起的基因表达或细胞表观型变化的一种遗传现象,具体表现在以下3个既相互独立又相互作用的方面:DNA甲基化、组蛋白修饰和microRNA (miRNA)调控.本文就表观遗传的研究进展及营养素对动物表观遗传的影响及其机制进行综述.     

Research Progress of Epigenetics Modification in the Process of Skeletal Muscle Cell Proliferation and Differentiation

Skeletal muscle is the most abundant tissue and the main component of muscle in animals.The process of skeletal muscle cell's proliferation and differentiation is the basis of muscle development and it's directly affects the meat production performance of domestic animals.It has been found that epigenetic modification plays an important role in regulating the proliferation and differentiation of skeletal muscle cells.In this study,the effects of epigenetics on skeletal muscle in terms of the effects of DNA methylation on the proliferation and differentiation of skeletal muscle cells,the selection and expression of factors regulated by histone acetylation,the regulation of non-coding RNA,and the effects of chromosome remodeling.Research progress in the process of muscle cell proliferation and differentiation,briefly describes the effects of different modification methods and factors on the two processes of skeletal muscle proliferation and differentiation.At the same time,the methods and means used by predecessor in the study of skeletal muscle proliferation and differentiation were reviewed,and then the role of apparent regulatory factors in skeletal muscle growth was analyzed.The purpose was to further explain the important role of epigenetic modification in the proliferation and differentiation of skeletal muscle,enhanced the understanding of the regulation of skeletal muscle proliferation and differentiation,provided a reference path for integration with animal production,and also provided skeletal muscle.Molecular regulation of such as growth and development provided more reference materials.     

LINC24065在体细胞核移植牛中的异常表达

旨在揭示DLK1-DIO3印记域上一个新的长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)LINC24065在自然繁殖牛(natural reproduction,NR)与体细胞核移植牛(somatic cell nuclear transfer,SCNT)中的组织表达与印记状态,对进一步了解DLK1-DIO3印记域在供体核重编程中的作用提供一定的理论基础。本研究以自然繁殖牛的大脑组织为试验材料,利用RACE和RT-PCR技术,在牛的DLK1-DIO3印记域内鉴定了一个新的印记的lncRNA基因,命名为LINC24065。用基于SNP(single nucleotide polymopisms)的RT-PCR产物直接测序方法分析LINC24065在自然繁殖牛和体细胞核移植牛组织中的表达及印记状态。序列分析发现,LINC24065编码6个可变剪接体,并在自然繁殖牛被检测的7个组织中都表达,而在体细胞核移植牛组织中没有检测到可变剪接体LINC24065-V3,且其它5个剪接体呈现组织特异性表达。印记状态分析发现,LINC24065在自然繁殖牛和体细胞核移植牛的7个组织中均为单等位基因表达,但在体细胞核移植牛的大脑组织中出现了与其他组织亲本来源不同的单等位基因表达。研究结果说明,LINC24065基因在体细胞核移植牛的大脑中出现了印记紊乱,并且剪接体在组织中的表达也发生了改变。以上研究结果说明LINC24065基因与体细胞核移植牛的发育异常有关。     

水牛MBD3基因克隆分析及其真核表达载体的构建

本研究旨在克隆水牛MBD3基因,进行生物信息学分析,并构建MBD3基因的真核表达载体,为研究MBD3基因在水牛胚胎发育及诱导多能干细胞（iPSCs）中的作用奠定基础。试验从卵巢组织中提取总RNA,反转录得到cDNA,并以此为模板,应用RT-PCR克隆得到MBD3基因,测序并应用相关的生物学软件进行分析;将MBD3基因连接至真核表达载体pEGFP-C1,再将携带目的基因的重组质粒转染HEK293T细胞和水牛胎儿成纤维细胞（BFF）,利用RT-PCR及Western blotting方法分析目的基因的表达。结果表明,克隆获得了898 bp的水牛MBD3基因序列,其中编码区全长774 bp,编码257个氨基酸。通过对MBD3基因核苷酸序列的多重比对及进化树分析,MBD3基因在进化中高度保守,特别是MBD结构域,水牛与牛的同源性为100%,与人、猪、猩猩的同源性均为97%。将水牛MBD3基因真核表达载体转染HEK293T细胞和BFF,通过荧光观察、RT-PCR及Western blotting方法鉴定表明,成功构建了水牛MBD3基因的真核表达载体。本研究克隆得到了水牛的MBD3基因,并成功构建了MBD3基因的真核表达载体,为进一步研究MBD3基因在水牛胚胎发育及iPSCs诱导上的作用奠定了基础。     

表观遗传修饰在骨骼肌细胞增殖分化过程中的研究进展

骨骼肌是肌肉的主要构成部分,骨骼肌细胞发生增殖和分化的过程都是肌肉发育的基础,直接影响着家养动物的产肉性能。研究发现表观遗传修饰作用对骨骼肌细胞增殖分化具有重要的调控作用,表明该遗传修饰作用对家养动物肌肉发育具有重大的意义。作者从DNA甲基化对骨骼肌细胞增殖分化影响、组蛋白乙酰化所含因子调控基因选择表达作用、非编码RNA调控和染色体重塑作用所起的影响等方面分别介绍了表观遗传在骨骼肌细胞增殖分化过程中的研究进展,简述了不同修饰方式和不同作用因子对骨骼肌增殖和分化两个过程的影响。同时也回顾了前人在研究骨骼肌增殖分化过程所用到的方法和手段,进而分析了表观调控作用因子在骨骼肌生长过程中所起到的作用。旨在进一步阐述表观遗传修饰在骨骼肌增殖和分化过程中所起到的重要作用,增强对骨骼肌增殖分化调控过程的了解,为和动物生产实际相结合提供参考途径,同时也为骨骼肌生长发育等分子调控提供更多参考素材。     

H19和IGF2R基因在体细胞克隆猪各组织中的甲基化状态

为了探求新生克隆猪可能的死亡原因以及是否存在不完全的DNA甲基化重编程,本试验运用亚硫酸氢盐测序法分别检测了H19基因和IGF2R基因差异甲基化区（DMR）在新生死亡克隆猪和同期正常猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏和肾脏中的甲基化状态。结果发现,H19基因DMR在克隆猪肺脏中表现为超甲基化,极显著高于正常猪（95．20％VS46．80％P〈0．01）,且10个测序克隆中存在2处连续的全甲基化CpG位点（4-9位、12-S17位）,而在其他组织中甲基化差异不显著（P〉0．05）;IGF2R基因DMR在肝脏中处于超甲基化状态,显著高于正常猪（80．00％V839．41％P〈0．05）,而在肺脏中为去甲基化状态,板显著低于正常猪（14．71％VS66．47％P〈0．01）,在其他组织差异不显著（P〉0．05）。结果说明,在死亡克隆猪中,H19基因DMR在肺脏和IGF2R基因在肝脏与肺脏中存在不完全的DNA甲基化重编程,这可能是导致克隆动物死亡的因素之一。     

不同地区繁育的马铃薯‘早大白’脱毒种薯继代植株生物学特性、产量与品质研究

经过20多年的马铃薯脱毒技术的研究与应用,目前中国不同地区繁育的同一品种马铃薯脱毒种薯,其继代植株表现出比较大的差异。笔者以辽宁本溪马铃薯研究所（BX）繁育的‘早大白’种薯为对照,研究了河北坝上农科所（HB）和黑龙江大兴安岭农科所（HLJ）2地繁育的马铃薯‘早大白’种薯的继代表观遗传变异的生物学性状和产量品质的变化。结果表明：河北坝上繁育的脱毒种薯继代植株在苗期长势较旺,进入现蕾期以后,黑龙江大兴安岭繁育脱毒种薯继代的株高、茎粗、叶面积迅速增加,开花期延后,生育期延长,有利于干物质的合成与积累。出苗后50天收获,河北坝上繁育脱毒种薯继代块茎产量和商品率与对照无明显差异,而黑龙江大兴安岭繁育脱毒种薯继代块茎产量和商品率均低于对照。出苗后60天收获,黑龙江大兴安岭繁育脱毒种薯的继代产量比对照提高30.26%,商品率无明显差异,同时块茎中可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和Vc含量与对照无明显差异。     

动物性成熟启动基因网络和神经内分泌调节研究进展

 动物性成熟启动是一个复杂的生物学过程,其决定性事件是下丘脑GnRH脉冲式释放增加。GnRH脉冲式释放增加是由跨突触改变和神经胶质输入两个方面共同引起的,其中,跨突触改变由谷氨酸能神经元、Kisspeptin神经元、γ 氨基丁酸能神经元、阿片能神经元及RFRP神经元提供,而神经胶质输入主要由生长因子家族提供。诸多功能基因参与了性成熟启动过程,组成了复杂的基因调控网络,这些基因并不是按照严格的等级顺序排列,而是在功能上有所重叠。转录调节因子的抑制性作用使得性成熟启动不会提早发生。论文还介绍了表观机制在性成熟启动调控中的重要作用。     

特效植物营养素对水稻不同品种营养成分和表观遗传效应的影响

将用特效植物营养素(SPNE)进行不同处理的水稻不同品种种子和对照种子,置于同一条件下萌发生长.结果表明,所有用SPNE处理的水稻不同品种种子的发芽率、淀粉酶活性以及幼苗株重、叶绿索和蛋白质含量均高于对照,表现出表观遗传效应.2代都用SPNE处理的水稻各项测定指标均超过用SPNE处理1代的;用SPNE处理的不同品种的稻米,其主要营养成分含量也高于对照,2代都用SPNE处理的稻米营养成分含量高于用SPNE处理1代的,用SPNE处理1代的高于对照.     

基于机器学习方法的拟南芥基因组DNA复制时间预测研究

【目的】基于机器学习方法,构建拟南芥基因组DNA复制时间分类器,探究与复制时间相关的表观遗传修饰,为进一步研究DNA复制时间的表观遗传调控机制提供参考。【方法】收集拟南芥全基因组的DNA复制时间数据和多种DNA表观遗传修饰特征(ChIP-Seq)数据,以及染色质开放状态(DNase-Seq)数据,先通过t-SNE初步对DNA表观遗传修饰特征数据降维来衡量DNA复制早晚的可预测性,并利用皮尔逊相关系数计算了多种DNA表观遗传特征与DNA复制时间信号两两之间的相关性,再通过构建随机森林、多类别逻辑回归和支持向量机3种分类器对DNA复制时间进行建模分析,以十折交叉验证和ROC曲线下的面积(AUC)为衡量指标,用80%的数据建模,20%的数据对模型效果进行验证。【结果】3种分类器对DNA复制时间都具有良好的预测能力,平均AUC均达0.8以上。DNA复制早期信号与RNA聚合酶Ⅱ结合信号以及染色质开放状态信号等呈正相关,而复制晚期信号则与其呈负相关。其中H3.1、H3.3、H2AW、H4K16ac、H3K36me3、H3K4me3均可能与DNA复制时间存在密切关系。【结论】拟南芥基因组DNA复制时间可以通过表观遗传修饰进行准确预测,其中对DNA复制晚期的预测最为准确;并发现了与DNA复制时间关系密切的组蛋白变体及表观遗传修饰。