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。     

高温胁迫下水稻基因组DNA表观遗传变化MSAP分析

目的:研究高温胁迫对水稻基因组DNA甲基化变化的影响,筛选出一批与高温胁迫的相关基因,研究DNA基因化与基因转录水平之间的关系。方法:在人工气候箱子中,对四叶期的水稻幼苗进行38度高温处理,分别取0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、16 h和24 h七个不同时间点的幼叶提取DNA与RNA,利用MSAP技术检测总甲基化水平变化,RT-PCR检测相关基因的转录本的表达量变化。结果:与对照组0 h幼叶相比,高温处理下的2 h、4 h、8 h、12 h、16 h和24 h幼叶的总体甲基化水平依次是37.14%、36.79%、36.00%、35.50%、35.43%、34.64%和34.57%,可知幼叶DNA甲基化水平在高温处理后不断降低。此外,RT-PCR结果显示筛选的两个与甲基化相关的基因(PP2C和RAFP)的转录水平与甲基化水平呈负相关。结论:基因组甲基化作为一种重要的表观遗传调控方式,可以通过调控相关的基因的表达量水平来防御高温胁迫。     

运用MSAP技术测定谷子基因组DNA胞嘧啶甲基化水平

DNA甲基化是真核生物一种重要的表观修饰形式。为了探讨谷子基因组DNA胞嘧啶甲基化的水平和模式,以谷子Setaria italica的两个品种朝谷58号和豫谷1号为实验材料,利用Eco RⅠ和HpaⅡ/MspⅠ双酶切建立适合于谷子基因组的甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析体系。结果表明,从100对MSAP选扩引物中,筛选出32对MSAP引物组合,在朝谷58号和豫谷1号中分别扩增产生1 615、1 482条清晰可辨且可重复的DNA条带,其中包括3种类型的甲基化条带,朝谷58号和豫谷1号的基因组中CCGG序列胞嘧啶甲基化水平分别为6.93%和8.77%。这种谷子不同品种间甲基化水平和分布位点的差异为从表观遗传学的角度培育新品种提供了初步的理论依据和参考。     

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。     

大花蕙兰子房授粉前后基因组DNA胞嘧啶甲基化状态的MSAP分析

应用甲基化敏感扩增多态性(Metyhfion sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术分析了大花蕙兰(Cymbidium hybridium)授粉前后子房DNA甲基化状态的变化(甲基化水平和甲基化差异模式).采用72对引物进行选择性扩增,共得到5892条带,其中748条带为甲基化多态性带.结果显示DNA甲基化在大花蕙兰子房发育过程中发牛频繁,从授粉前后子房的总扩增位点甲基化水平(14%和11.4%)和全甲基化率(9.5%和7.8%)来看,授粉后都略低于未授粉子房,表明子房在授粉后的发育过程中在某些位点发生了去甲基化.除甲基化水平有变化外,大花蕙兰子房授粉前后的DNA甲幕化模式也存在较大差异,共榆测到14种带型,分为两大类(Ⅰ和Ⅱ型).其中,授粉前后DNA甲基化状态保持不变的位点较少,只占25.6%,归为Ⅰ型;大部分榆测位点(占74.4%,归为Ⅱ型)的DNA甲基化模式在授粉前后存在显著差异.上述结果表明,大化蕙兰子房发育过程中以DNA甲基化为代表的表观遗传调控起重要作用.本研究的开展将促进对与大花蕙兰子房发育相关的甲基化差异片段及受DNA甲基化调控的关键基因的克隆,进而为从表观遗传学这一新角度揭示大花蕙兰子房发育的分子机制奠定基础.     

不同倍性西瓜基因组DNA甲基化水平与模式的MSAP分析

DNA甲基化是表观遗传修饰的主要方式之一,在基因表达调控中发挥重要作用。本研究以不同倍性（2x、3x、4x）西瓜为试材,采用基于DNA甲基化敏感酶的扩增多态性分析（Methylation-Sensitive Ampliftcation Polymorphism,MSAP）方法,在全基因组水平上探究西瓜同源多倍化过程中DNA序列中CCGG位点的甲基化水平及模式变化特征。研究中选用23对选扩引物,共检测到1883个基因位点。二倍体、三倍体、四倍体中检测到的位点数分别为647、655和581;其中发生甲基化的位点数分别为181、150和159。相应的扩增总甲基化率分别为28．0％、22．9％和27．4％：全甲基化位点数分别为121、80和82,相应的全甲基化率分别为18．7％、12．2％和14．1％。进一步对不同倍性西瓜DNA甲基化模式的变化特征进行分析,结果显示：四倍体西瓜与二倍体西瓜相比有超过半数的位点（54．4％）DNA甲基化模式发生了变化,其与三倍体西瓜相比也有近一半的位点（45．4％）DNA甲基化模式发生了变化,并且变化趋势都以四倍体西瓜甲基化程度升高为主：而三倍体西瓜与二倍体西瓜相比．虽然也有41．6％的位点DNA甲基化模式发生了改变,但变化趋势以三倍体西瓜甲基化程度降低略占优势：与之相似,三倍体西瓜与四倍体相比较。甲基化的变化趋势也是以三倍体西瓜甲基化程度降低为主。以上结果表明：不同倍性西瓜中DNA甲基化事件虽均有发生．但不论是从总甲基化率还是全甲基化率来看,DNA甲基化水平与倍性高低关系不大．三倍体西瓜表现出较为显著的低甲基化水平特征。DNA甲基化模式的分析也表明。与二倍体及四倍体西瓜相比．三倍体西瓜DNA甲基化模式的调整主要以去甲基化为主。显示出三倍体西瓜基因组独特的DNA甲基化特征。本研究为进一步从表观遗传学的角度探讨西瓜的三倍体优?     

大花蕙兰子房授粉前后基因组DNA 胞嘧啶甲基化状态的MSAP 分析

应用甲基化敏感扩增多态性(Methylation sensitive amplified polymorphism, MSAP) 技术分析了大花蕙兰( Cymbidium hybridium) 授粉前后子房DNA 甲基化状态的变化(甲基化水平和甲基化差异模式) 。采用72 对引物进行选择性扩增, 共得到5892 条带, 其中748 条带为甲基化多态性带。结果显示DNA 甲基化在大花蕙兰子房发育过程中发生频繁, 从授粉前后子房的总扩增位点甲基化水平(14%和11. 4%) 和全甲基化率(9.5%和7.8% ) 来看, 授粉后都略低于未授粉子房, 表明子房在授粉后的发育过程中在某些位点发生了去甲基化。除甲基化水平有变化外, 大花蕙兰子房授粉前后的DNA 甲基化模式也存在较大差异, 共检测到14 种带型, 分为两大类( Ⅰ 和Ⅱ 型)。其中, 授粉前后DNA 甲基化状态保持不变的位点少, 只占25.6% , 归为Ⅰ型; 大部分检测位点( 占74.4% , 归为Ⅱ型) 的DNA 甲基化模式在授粉前后存在显著差异。上述结果表明, 大花蕙兰子房发育过程中以DNA 甲基化为代表的表观遗传调控起重要作用。本研究的开展将促进对与大花蕙兰子房发育相关的甲基化差异片段及受DNA 甲基化调控的关键基因的克隆, 进而为从表观遗传学这一新角度揭示大花蕙兰子房发育的分子机制奠定基础。     

贵州不同地区白三叶基因组甲基化MSAP分析

对来自贵州6个不同地区的白三叶基因组进行甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplified polymorphism, MSAP)分析。结果表明:分析选出24对MSAP选扩增引物,共扩增产生7 643个位点,独山、赫章、晴隆、印江、天柱和从江地区白三叶扩增的位点数分别为1 211、1 348、1 297、1 300、1 255和1 232。其中总甲基化位点分别占73.37%、68.13%、71.68%、65.43%、70.41%和70.51%;全甲基化位点分别占55.32%、49.76%、53.20%、50.61%、51.35%和54.21%,表明白三叶基因组甲基化主要以双链甲基化为主。进一步分析不同地区白三叶之间甲基化模式的变化,结果显示:未发生甲基化模式改变的均值占36.22%;发生甲基化模式改变的比例均值为59.61%,其中去甲基化模式为29.15%,甲基化模式为30.46%,表明基因组发生甲基化和去甲基化比例超过未发生甲基化的比例。本研究中不同地区野生白三叶甲基化水平各不相同,同时各个地区之间甲基化模式变化也有差异,说明白三叶发生基因组甲基化具有时空特异性。     

盐胁迫下棉花基因组基于毛细管电泳的MSAP分析

以棉花杂交种中棉所29为材料,用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP) 分析法结合毛细管电泳检测技术进行甲基化鉴定,以初步探讨棉花耐盐的分子机理．应用24个引物组合,中棉所29在0.4%盐水胁迫及清水对照下,平均每引物组合检测甲基化位点数分别为69.2和56.7,差异达显著水平．盐胁迫下的DNA甲基化水平与清水对照下相比,52.6%位点表现出甲基化水平提高,即发生了超甲基化;19.7%位点甲基化水平降低,即表现为次甲基化;二者差异达极显著水平．研究结果表明,中棉所29盐胁迫后发生了广泛的DNA甲基化变化,包括超甲基化和次甲基化,以及其它甲基化类型的转变|发生超甲基化位点极显著地多于发生次甲基化位点．盐胁迫下的中棉所29与对照相比,DNA总体甲基化水平显著提高,暗示中棉所29有提高基因组甲基化水平以应对盐胁迫的潜在机制,棉花基因组整体甲基化水平的提高可能与棉花对盐胁迫的耐受性起重要作用．本研究中,甲基化序列的初步克隆及比对分析表明,盐胁迫前后多个ATP合成相关基因甲基化程度维持在同一水平,其表达不受甲基化影响,这也可能是中棉所29耐盐性较强,在一定时间盐处理后能维持正常生长的原因之一．     

不同生理年龄毛竹DNA甲基化的MSAP分析

为分析竹子年龄变化与基因组DNA甲基化之间的相关性,以5年、31年和>60年起源(从种子萌发年龄算起)的毛竹当年生叶片为材料,采用35对引物对其进行MSAP检测。结果表明:3个年龄段的总甲基化率和全甲基化率分别为24.44%、28.21%、32.12%和16.57%、19.41%、21.23%;发生DNA甲基化的变异位点为52.3%,去甲基化变异位点为10.3%。可以看出,随着年龄的增加,毛竹基因组DNA甲基化敏感多态性呈上升趋势。总甲基化率单因素方差分析的结果表明相同年龄的毛竹个体间没有差异(P=0.307>0.05),而不同年龄间的差异达极显著水平(P<0.001)。同时,对所用引物组合进行分析后发现有6对引物(E3/HM2、E3/HM6、E3/HM7、E4/HM5、E4/HM6和E5/HM5)扩增出的位点与总趋势显著相关,为进一步开展深入研究奠定基础。     

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。     

真核生物基因组DNA甲基化和去甲基化分析

DNA甲基化是真核生物的重要表观遗传修饰,如胞嘧啶C~5位甲基化5-甲基胞嘧啶(5mC)和腺嘌呤N~6位甲基化6-甲基腺嘌呤(6mA)。DNA 5mC可经Tet双加氧酶催化氧化形成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-醛甲基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)。这些氧化产物不仅是去甲基化过程的中间体,而且也可能存在各自特有的表观调控功能。其中,5hmC异常可能和癌症相关,有可能成为疾病诊断的生物标志物。发展可靠、高灵敏和抗干扰能力强的DNA甲基化和去甲基化检测技术和方法至关重要,有助于理解甲基化和去甲基化的分子机制以及提高肿瘤的诊断水平。现针对DNA甲基化和去甲基化检测技术进行简要介绍。     

基因组DNA甲基化及组蛋白甲基化

在真核生物中,DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传学标记,能影响染色质的结构和基因的表达。随着全基因组甲基化测序的发展,全基因组范围内的DNA甲基化水平得以了解。文章概述了基因组中启动子、基因本体、增强子、沉默子和转座子等不同元件的DNA甲基化的研究进展,以及DNA甲基化与基因表达调控间的关系。启动子的DNA甲基化对基因的表达有抑制作用,而基因本体的DNA甲基化与基因的表达关系因物种或细胞类型不同而异。增强子的DNA甲基化状态与基因活性呈反比关系,沉默子则相反呈正相关。转座子的DNA高度甲基化抑制其转座活性,从而维持基因组的稳定性。文章还探讨了DNA甲基化与组蛋白甲基化间的相互作用及其对基因表达、可变剪切、转录的调控作用,以及本领域的未来研究方向。     

高羊茅FaChit1基因组DNA的克隆及其拷贝数的验定

以获得的高羊茅FaChit1基因cDNA设计引物扩增其基因组DNA,序列比对发现该基因内不存在内含子.进一步采用染色体步移方法分离FaChit1基因上游的一段935 bp启动子序列以及下游的一段470 bp 3′非翻译区序列发现,在该启动子区域内不仅含有保守的TATA盒和CAAT盒,而且包含多个潜在的与胁迫应答有关的顺式调控元件,表明该启动子可能是1个多胁迫诱导型启动子.此外,在FaChit1 3′非翻译区含有真核生物基因中高度保守的特征序列.Southern杂交结果表明,FaChit1在高羊茅基因组中有2个拷贝.     

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。     

不同猪种脂肪组织基因组DNA甲基化分析

本研究以典型的瘦肉型(杜洛克)和肥胖型(陆川)猪种为模型,利用新一代RRBS (Reduced Representation Bisulfite Sequencing)技术研究两猪种脂肪组织基因组启动子及CpG岛(CpG Islands, CGls)的DNA甲基化差异。我们分别取得杜洛克、陆川样本中的Clean Reads 98720992、97254298,占各样品Reads的99.4%和99.56%;得到两样品中甲基化C位点(mC)中CG类型的甲基化所占比例最大;得到不同分布类型的mC差异;结果成功鉴定出两猪种脂肪组织基因组中的差异甲基化区域(differentially methylated regions, DMRs),发现瘦肉型猪种(杜洛克)甲基化水平更高;共筛选出792个差异甲基化基因(differentially methylated gene,DMG),对其进行GO、KEGG富集分析,得到其主要影响intracellular part、binding和biological regulation等生物学过程,参与了endocytosis、MAPK signaling pathway和calcium signaling pathway等与脂肪代谢相关的通路。本研究探索了脂肪代谢的表观遗传调控机制,为优质、高效的猪肉生产提供参考数据。     

逆境胁迫下植物DNA甲基化变异的研究进展

胁迫是指生物体持续地暴露在环境的刺激下,并且植物有能力建立保护和适应的机制.逆境胁迫抑制生物体的生长、发育和繁殖,它通常决定了物种的分布,更重要的是它对特定的种群提供了一种选择性进化动力.植物可以通过忍受、抗性和避免或最终逃避这三种不同的策略来应对胁迫.DNA甲基化作为一种表观遗传现象,是指在甲基化酶的作用下,不涉及基因的DNA序列改变,而使基因功能发生变化,以对外界的环境刺激作出应答反应.这种变化常常可以传递给后代,并形成表观遗传记忆,这对培育植物抗性新品种提供了可能.综述了植物响应逆境胁迫中的DNA甲基化修饰的研究进展,旨在深入了解DNA甲基化变化对植物抗逆性的影响.     

菊花基因组DNA甲基化水平对根系硝态氮吸收的影响

以菊花的扦插生根苗为试材,在缺氮和适氮水培条件下,分别使用甲基化抑制剂(5-aza C)和甲基供体(SAM)处理菊花根系,测定处理后基因组DNA甲基化水平变化、根系构型相关参数、根系硝态氮含量以及NO3-转运蛋白基因Cm NRT1.1、Cm NRT2.1、Cm NAR2.1的相对表达量。结果表明,在适氮条件下,5-aza C处理的菊花根系DNA甲基化水平降低,根系总直径、总表面积及总体积增大;根系NO3-含量与对照相比显著增加,根系NO3-转运蛋白基因Cm NRT1.1、Cm NRT2.1、Cm NAR2.1相对表达量也有所升高。据此推测,降低菊花根系基因组DNA甲基化水平可以提高根系NO3-转运相关基因的表达,进而促进根系对NO3-的吸收。