铜胁迫对不同抗性种群海州香薷酸性转化酶基因启动子甲基化的影响

采用亚硫酸氢盐测序技术,检测了Cu胁迫对海州香薷（Elsholtzia haichowensis Sun） Cu抗性和非抗性种群酸性转化酶基因启动子甲基化的影响。结果表明,海州香薷液泡转化酶基因（vINV）和细胞壁转化酶基因（cwINV）的启动子在CG位点分别表现出超甲基化和低甲基化的现象。酸性转化酶基因启动子CHG和CHH位点的甲基化状态受Cu胁迫影响较大。Cu胁迫下,vINV和cwINV启动子分别有1个CHG和6个CHH位点的甲基化状态在Cu抗性种群和非抗性种群之间表现出较大差异。抗Cu种群中这些甲基化差异位点对Cu胁迫不敏感,但在非抗性种群中这些位点的甲基化水平在Cu胁迫后出现大幅上升或下降。有些甲基化差异位点位于或者临近预测的启动子顺式作用元件区域,可能参与Cu胁迫下酸性转化酶基因的表达调控。     

镉胁迫对拟南芥MLH1基因启动子甲基化的影响

采用重亚硫酸盐测序和结合重亚硫酸盐限制性分析技术研究了镉（Cd）胁迫对拟南芥幼苗错配修复基因MutL—homologue 1（MLH1）启动子甲基化的影响,并结合幼苗的形态和生理指标,筛选Cd胁迫敏感的生物标记物。结果表明：不同浓度（0、0．125、0．25、1．0、3．0mg·L^-1）Cd处理3d对幼苗叶片数、地上部鲜重、地上部叶绿素含量影响不大,根长和地上部可溶性蛋白质含量随Cd浓度的增加较对照显著降低（P〈0．05）,幼苗MLH1启动子甲基化水平随Cd浓度的增加较对照明显上升。以上结果表明,基因舰驯启动子甲基化的变化可作为检测Cd污染对植物遗传毒性效应潜在的、有用的生物标记物。     

甘露醇对拟南芥基因组DNA甲基化的影响

以拟南芥（Arabidopsis thaliana）为材料,研究不同浓度甘露醇处理下拟南芥幼苗生长发育及其基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明,用50、100、150和200mmol·L―1甘露醇处理拟南芥种子会对拟南芥幼苗的形态特征和生长态势产生影响;甲基化敏感扩增多态性（methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP）分析表明,经50、100、150和200mmol·L―1甘露醇处理后,基因组DNA甲基化比率分别为17.75%、21.15%、15.49%和46.10%。甘露醇处理使拟南芥发生基于DNA甲基化水平和模式改变的表观遗传变异。与对照相比,在50、100、150和200mmol·L-1甘露醇处理下拟南芥幼苗基因组DNA的甲基化和去甲基化比率分别为5.78%、15.48%、10.71%、33.73%及10.98%、5.36%、8.33%、7.69%。由此推测,5-甲基胞嘧啶百分含量随着甘露醇胁迫的增强而发生不同程度的变化。     

甘露醇对拟南芥基因组DNA甲基化的影响

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料, 研究不同浓度甘露醇处理下拟南芥幼苗生长发育及其基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明, 用50、100、150和200 mmol·L^―1甘露醇处理拟南芥种子会对拟南芥幼苗的形态特征和生长态势产生影响; 甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)分析表明, 经50、100、150和200 mmol·L^―1甘露醇处理后, 基因组DNA甲基化比率分别为17.75%、21.15%、15.49%和46.10%。甘露醇处理使拟南芥发生基于DNA甲基化水平和模式改变的表观遗传变异。与对照相比, 在50、100、150和200 mmol·L^–1甘露醇处理下拟南芥幼苗基因组DNA的甲基化和去甲基化比率分别为5.78%、15.48%、10.71%、33.73%及10.98%、5.36%、8.33%、7.69%。由此推测, 5-甲基胞嘧啶百分含量随着甘露醇胁迫的增强而发生不同程度的变化。     

土霉素胁迫下拟南芥基因组DNA甲基化的MSAP分析

以拟南芥 (Arabidopsis thaliana)为材料,研究不同土霉素浓度下拟南芥幼苗生长发育及基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明,3、5、7\,9 μmol/L土霉素胁迫对拟南芥幼苗的根长和株高有显著抑制作用;但对拟南芥幼苗的侧根数量有显著促进作用。甲基化敏感扩增多态性 (methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)分析表明,经3、5、7\,9 μmol/L土霉素处理后基因组DNA甲基化比率分别为17.91%、12.50%、11.81%和14.62%,均低于对照 (18.18%)。结果表明,拟南芥经土霉素胁迫后存在基于 DNA甲基化水平和模式改变的表观遗传变异,5-甲基胞嘧啶百分含量的变化无统一趋势或规律。与对照相比,3、5、7\,9 μmol/L土霉素胁迫下拟南芥幼苗基因组DNA的甲基化和去甲基化分别为13.29%、9.22%、8.03%、12.59%和2.80%、4.26％、5.11%、4.90％。由此推测,DNA甲基化可能是植物适应土霉素胁迫机制的机制之一。     

镉胁迫对拟南芥幼苗基因组DNA多态性的影响

应用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术,检测了镉(Cd)胁迫对拟南芥幼苗叶片DNA多态性的影响,并结合其形态和生理指标,选取Cd污染敏感的生物标记物.结果表明:0.125～3.0 mg·L-1Cd处理21 d后,拟南芥幼苗叶片的可溶性蛋白质含量随Cd浓度的增加呈倒U字型曲线变化,但其鲜重和叶绿素含量变化均不明显;12条寡核苷酸引物中,有5条引物扩增出稳定、特异的PCR产物;拟南芥幼苗叶片基因组的RAPD图谱中,对照组RAPD图谱中分辨出44条清晰的条带;Cd胁迫使拟南芥幼苗叶片基因组的RAPD图谱发生了改变,包括条带的增加、缺失和条带荧光强度的改变,且与Cd剂量相关.实验证明,Cd影响基因组模板的稳定性,即DNA多态性对Cd污染敏感,可以作为检测Cd污染及其相关生物学效应的潜在生物标记物.     

铜胁迫对拟南芥幼苗生长和基因组DNA甲基化的影响

通过Murashige and Skoog(MS)培养实验,利用甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术研究Cu2+胁迫对拟南芥幼苗基因组DNA甲基化水平与甲基化模式的变化,同时比较其与幼苗鲜重、根系生长对Cu2+胁迫的敏感性。结果表明:0、0.25、1.0 mg獉L-1Cu2+处理15 d后,幼苗根长及鲜重变化差异不显著,而幼苗基因组MSAP率随Cu2+浓度的增加呈先增高后降低的趋势,分别为15.93%、16.28%和15.83%;高浓度Cu2+胁迫下(3.0 mg獉L-1),根长显著变短,鲜重显著降低,MSAP率为14.26%;Cu2+胁迫(0.25~3.0 mg獉L-1)下,拟南芥幼苗基因组超甲基化(M型)位点及去甲基化(D型)位点数均呈显著增加趋势,Msp I酶较Hpa II酶对胁迫反应更敏感。因此,拟南芥幼苗MSAP变化对低浓度Cu2+胁迫响应敏感,可作为Cu污染的早期诊断和生态风险评价。     

镉诱导拟南芥幼苗DNA损伤

采用随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)标记技术,并结合幼苗的形态和生理指标,研究镉(Cd)胁迫对拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗基因组DNA损伤的影响.结果表明,不同浓度(0.25 ～5.0 mg·L-1)Cd处理24 d后,拟南芥幼苗根生长受到显著抑制,地上部分可溶性蛋白质含量呈先升高后降低的趋势,但对拟南芥幼苗叶片数、鲜重及叶绿素含量影响不大.选用12条寡核苷酸引物对拟南芥幼苗地上部分与根系基因组DNA进行PCR( polymerase chain reaction)扩增,发现处理组与对照组RAPD图谱之间存在明显差异,且与镉浓度之间存在剂量-效应关系.基因组模板的稳定性(genomic template stability,GTS)随着Cd浓度的增加而降低.3个处理组幼苗地上部分GTS分别为91％、89％和80％;相应根部GTS分别为71％、67％和60％.研究表明,利用RAPD技术获得的拟南芥DNA多态性变化可作为检测镉遗传毒性效应的生物标记物.比照其他几个指标,拟南芥幼苗根部RAPD谱带变化的敏感性更为优异,具有较好的应用前景.     

Cu胁迫对拟南芥幼苗错配修复基因表达的影响

采用半定量反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术,以18S rRNA为内参基因,研究了Cu胁迫对拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗错配修复相关基因(MLH1、MSH2、MSH3、MSH6、MSH7)表达的影响,并结合幼苗的形态和生理指标,选取Cu胁迫敏感的生物标记物.结果表明,Cu处理10 d后,对拟南芥种子发芽率、地上部鲜重及叶绿素含量的影响不大;根的长度明显受到抑制;拟南芥幼苗地上部可溶性蛋白质含量随着Cu浓度增加明显降低;5个错配修复相关基因的表达均受到不同程度的抑制,Cu浓度与拟南芥幼苗上述指标之间存在明显的剂量-效应关系.以上结果表明,地上部可溶性蛋白含量变化与上述错配修复相关基因表达量的改变趋势一致,且均对Cu胁迫较敏感,可以作为检测Cu污染对植物遗传毒性效应的生物标记物.     

镉胁迫下萝卜基因组DNA甲基化敏感扩增多态性分析

应用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术分析了重金属镉(cd)胁迫处理后萝卜基因组DNA甲基化程度的变化。结果表明,经50、250和500mg/L CdCl_2处理后,MSAP比率分别为37%、43%和51%,均高于对照(34%);全甲基化率(双链C~mCGG)分别为23%、25%和27%,而其对照为22%,表明重金属CdCl_2胁迫后,某些位点发生了重新甲基化。萝卜叶片DNA中总甲基化水平的增加与CdCl_2处理浓度呈显著正相关。甲基化变异可分为重新甲基化、去甲基化、不定类型以及与对照相同的甲基化模式等类型,Cd胁迫处理引起的植株基因组DNA甲基化程度的提高主要是重新甲基化。     

人肝细胞中FⅧ基因5'端CpG岛甲基化状态的研究

本实验通过建立稳定的重亚硫酸盐测序(bisulfite-sequencing PCR,BSP)检测平台,研究人类永生化肝细胞LO2与人肝组织细胞中凝血因子Ⅷ(coagulation factorⅧ,FⅧ)基因5'端Cp G岛的甲基化状态及该Cp G岛的甲基化在FⅧ表达调节中的作用。运用RT-PCR、Western-blot检测FⅧ在LO2细胞与人肝组织中的转录及表达,Methprimer软件预测FⅧ基因5'端Cp G岛并设计BSP引物,BSP联合TA克隆及质粒PCR各验证十个阳性单克隆送测序,QUMA软件对测序结果进行甲基化位点分析,以(甲基化CG位点个数)/(甲基化CG位点个数+非甲基化位点个数)计算甲基化率。结果显示,新鲜分离的人肝组织细胞能够稳定表达FⅧ,LO2细胞不能表达;FⅧ基因5'端存在一个278 bp的Cp G岛,LO2细胞中该Cp G岛的甲基化率为93.48%,正常人肝组织中该Cp G岛的甲基化率为93.91%。本实验成功建立稳定的BSP检测平台,并发现在LO2细胞与人肝组织中,FⅧ基因5'端均存在一个被高度甲基化的Cp G岛,人肝组织中FⅧ基因5'端Cp G岛的甲基化可能参与维持体内FⅧ的低水平表达。     

质谱技术在DNA甲基化研究中的应用

DNA甲基化是最重要的表观遗传修饰之一,主要发生在哺乳动物基因组Cp G核苷酸序列中的胞嘧啶C-5位点,并与机体生长发育、转座子沉默、X染色体失活及许多疾病的发生相关。但对DNA甲基化的形成、维持和重构的分子机制的认识是有限的,需要从基因组水平寻找最优的DNA甲基化定性和定量分析方法,而质谱技术以高敏感性、高通量、高准确率、高分辨率、快速且重复性好等优势在该研究领域具有较大的应用价值。介绍质谱技术在全基因组DNA甲基化和启动子区甲基化分析中的应用。     

焦磷酸测序法检测OCT4启动子在大鼠骨髓源性肝干细胞分化中的甲基化变化

骨髓间充质干细胞具有分化成为肝细胞的潜能已得到证实,但其分化的调控机理还不完全清楚。通过检测大鼠骨髓源性肝干细胞(rat bone marrow-derived liver stem cells,RBMLSCs)诱导分化为肝细胞过程中OCT4启动子甲基化的变化,来探讨启动子甲基化调控细胞分化的机制。RBMLSCs用25μg/L重组人肝细胞生长因子和0.1 nmol/L地塞米松进行诱导,在诱导之后不同时间点(0 d,7 d,14 d)提取细胞的DNA及RNA。用荧光定量PCR法检测白蛋白(albumin,Alb)和OCT4的m RNA表达水平,应用焦磷酸测序法定量检测OCT4基因的启动子中4个Cp G位点的甲基化变化。结果表明:在RBMLSCs分化过程中,Alb m RNA持续增高(P0.05),但OCT4 m RNA表达在7 d及14 d明显减少(P0.005);同时OCT4启动子上游的Cp G 1-2-3甲基化频率显著上升(P0.001),但Cp G 4甲基化无明显变化。这些结果说明OCT4启动子高甲基化可能导致其m RNA表达减少,RBMLSCs多能性消失,但Cp G 4并不参与这一分化调控过程。     

叶锈菌胁迫下的小麦基因组MSAP分析

内源DNA甲基化是真核生物表观遗传调控的重要组成部分, 在真核生物的基因表达调控中具有重要的作用。生物胁迫为植物提供一种内在的表观遗传进化动力。研究生物胁迫下DNA甲基化的变异模式, 有助于全面理解DNA甲基化的表观调控生物学功能。小麦近等基因系TcLr19、TcLr41及其感病亲本Thatcher在苗期对叶锈菌生理小种THTT、TKTJ分别表现为小种特异性抗病反应和感病反应。文章利用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplified polymorphism, MSAP)技术分析了小麦的甲基化水平, 同时比较了苗期在生物胁迫前后基因组DNA胞嘧啶甲基化模式。用60对MSAP引物对接种前后的小麦DNA进行全基因组筛选, 没有直接分离得到接菌前后的甲基化模式的差异, 结果初步表明, 叶锈菌并没有诱导稳定且特异的植物基因组DNA胞嘧啶位点的甲基化模式变化, 但发现TcLr41及其感病亲本Thatcher之间存在表观遗传学差异。     

HLA-DRB5基因甲基化与维吾尔族饲鸽者肺相关性研究

目的:探讨HLA-DRB5基因甲基化与维吾尔族饲鸽者肺的相关性。方法:根据纳入及排除标准收集资料,总纳入60例,其中饲鸽者肺组20例、阴性对照组(饲鸽未患病组)20例及正常对照组(健康体检组)20例,对纳入者的全血标本进行DNA提取、亚硫酸氢盐转化、PCR扩增、体外转录和RNase A特异性酶切,并行基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱分析技术检测HLA-DRB5基因甲基化情况。结果:检测到HLA-DRB5片段的18个Cp G位点,Cp G1、Cp G2/3/4、Cp G5/6/7、Cp G8/9/10、Cp G11/12/13、Cp G14、Cp G16/17/18/19,各个位点在三组样本中的甲基化率比较差异不具有统计学意义(P0.05);结论:未发现HLA-DRB5基因甲基化与维吾尔族饲鸽者肺之间存在关联。     

胎盘IGF-1的表达及其DNA甲基化与IUGR的相关性分析

为探究胎盘中胰岛素样生长因子1的浓度和基因甲基化变化与宫内生长受阻(IUGR)发生的关系。选择56名正常妊娠足月分娩的产妇和新生儿为对象,其中27名IUGR患儿,29名正常出生体重儿,收集产妇及新生儿的基本信息和胎盘样本。用实时荧光定量PCR检测IGF-1 m RNA表达量,用BSP分析胎盘IGF-1基因启动子区Cp G位点的甲基化水平。IUGR组IGF-1 m RNA的ΔCT值为(7.483±1.406),对照组为(5.642±1.323),经t检验,t=3.567,p=0.001(p0.01),提示IUGR患者胎盘IGF m RNA表达低于对照组。胎盘IGF-1启动子区Cp G位点均呈高甲基化状态,两组间平均甲基化率的差异无统计学意义,但两组中男性和女性IGF-1甲基化率存在差异。IGF-1在IUGR的发生中起着重要的作用,一定水平的IGF-1对维持胎儿生长是至关重要的,其表达量的高低均与处于高甲基化状态的胎盘IGF-1的甲基化程度无关,与性别有关。     

缺氮胁迫下雨生红球藻虾青素积累过程中的基因组MSAP分析

虾青素具有多种生物学活性,雨生红球藻为天然虾青素的最佳来源,缺氮胁迫会导致雨生红球藻积累虾青素。为了解缺氮条件下雨生红球藻虾青素积累的分子机制,该研究通过对雨生红球藻进行缺氮胁迫,结合MSAP法,研究了雨生红球藻在缺氮胁迫下虾青素积累过程中基因组甲基化水平的变化,结果表明:缺氮胁迫0~72 h期间,雨生红球藻生长速度减慢,而虾青素积累主要发生在缺氮处理12~24 h期间,随后积累速度减慢。同时,对缺氮胁迫0、24、72 h的雨生红球藻基因组DNA进行甲基化敏感扩增多态性分析,共得到了291个甲基化多态性位点,其中发生甲基化变化的位点在0~24 h和24~72 h分别占总位点的29.90%和53.95%。在缺氮胁迫24 h处DNA半甲基化率最大(为12.71%),全甲基化率最低(为26.80%);缺氮胁迫72 h处DNA全甲基化率最高(为28.52%),半甲基化率最低(为1.72%)。这表明DNA甲基化调节方式的改变是虾青素积累过程中的一种重要调控模式。     

水稻冷胁迫诱导的甲基化差异片段CIDM7的分离和分析

文章采用基于AFLP的甲基化敏感扩增多态性的方法对5℃冷处理48小时的水稻9311叶片DNA胞嘧啶甲基化模式进行了初步研究,发现冷处理48小时后9311基因组中一些CCGG位点发生了重新甲基化或去甲基化,并获得一些与水稻cDNA高度同源的甲基化差异片段,其中CIDM7 (cold-inducing differential methylation)片段在冷胁迫后去甲基化。Northern杂交证明CIDM7在冷胁迫后增强表达。通过在日本晴全长cDNA数据库中的同源搜索获得其全长cDNA序列,该cDNA序列全长1422 bp,编码425个氨基酸,经氨基酸序列分析为一个具有F-box结构的假定蛋白。CIDM7为单拷贝,定位于日本晴10号染色体12.56 ~12.57 Mb。     

重金属镉对拟南芥DNA甲基化的影响

将拟南芥种子点种于添加有不同浓度CdCl2的培养基中处理2周,移苗时CdCl2的胁迫即解除。低浓度CdCl2促进拟南芥种子的萌发。CdCl2为0．5mg·L^-1时萌发率最高（为97．21％）。随着CdCl2浓度的继续增加,种子萌发率即逐渐下降。幼苗期和抽薹期分别提取叶DNA,采用甲基敏感扩增多态性（MSAP）技术分析其基因组DNA甲基化的结果显示,总的来说,随着CdCl2浓度的增加,甲基化程度增高。     

Ca~(2+)和K~+对拟南芥幼苗镉毒害的缓解作用

该文探讨了外源钙(Ca)或钾(K)处理对不同程度的镉(Cd)胁迫(0–80μmol·L–1)下拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗的生长和生理特性的影响。综合Ca和K对不同浓度Cd胁迫下拟南芥幼苗生长、根长以及生物量的影响情况,表明各浓度Cd胁迫下外源Ca2+的最适缓解浓度均为10 mmol·L–1;而K+的最适缓解浓度在低浓度(20和40μmol·L–1)和高浓度(60和80μmol·L–1)Cd胁迫下分别为10 mmol·L–1和20 mmol·L–1。在低浓度Cd胁迫下,添加适宜浓度的Ca2+或K+后幼苗可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性相比未添加Ca和K的对照组无显著变化,而过氧化物酶(POD)活性和总酚、类黄酮、花色素苷,酸溶性硫醇化合物、谷胱甘肽(GSH)、植物螯合肽(PCs)的含量均下降;高浓度Cd处理下,添加适宜浓度的Ca2+或K+后幼苗的SOD活性升高,POD活性降低,可溶性蛋白、MDA、总酚、类黄酮、花色素苷、酸溶性硫醇化合物、GSH以及PCs的含量也均低于对照组。在各浓度Cd胁迫下,添加外源Ca或K均使拟南芥幼苗根部细胞DNA损伤减弱,表现为TT嘧啶二聚体的累积量显著减少(P0.05)。以上结果表明,在Cd胁迫(尤其是高浓度Cd胁迫)下,外源Ca或K通过调节酚类、金属螯合物质的代谢水平以及提高拟南芥的抗氧化能力来缓解Cd对拟南芥幼苗的毒害效应,缓解细胞DNA损伤。该研究结果不仅能够为深入探讨Ca和K对缓解重金属毒害的分子机理提供实验依据,而且为Ca和K应用于重金属污染的防治提供参考。