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。     

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．     

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。     

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。     

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。     

5-azaC对小麦幼苗生长及盐胁迫后DNA甲基化变异的影响

DNA甲基化是调节植物生长发育,调控逆境基因表达的表观遗传机制之一。该研究采用不同浓度的DNA甲基化抑制剂5-azaC处理耐盐性不同的春小麦种子,分析其对种子萌发及盐胁迫后叶片基因组DNA甲基化的影响,探究DNA甲基化与小麦耐盐性之间的相关性。结果表明:(1)5-azaC显著抑制幼苗根长伸长,降低根系鲜重和干重。(2)甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析发现,单独盐胁迫后甲基化水平上升, 5-azaC预处理材料经盐胁迫后甲基化水平呈下降趋势。(3)盐胁迫后基因组同时发生DNA去甲基化和DNA甲基化。敏盐品种‘新春6号’DNA去甲基化比率上升,DNA甲基化增加的比率下降;耐盐品种‘新春11号’DNA去甲基化比率和DNA甲基化增加的比率均上升,但去甲基化比率大于DNA甲基化增加的比率,说明盐胁迫引起的基因组DNA去甲基化为主,5-azaC预处理提高了盐胁迫下DNA去甲基化的比率。(4)DNA甲基化修饰位点序列分析发现,在核糖体亚基蛋白、蛋白激酶和转座子序列均存在DNA甲基化修饰现象,说明存在多种代谢途径共同参与了盐胁迫调控。     

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。     

孝顺竹开花过程中DNA甲基化水平动态研究

以孝顺竹为材料,利用HPLC和MSAP技术在其未开花至开花的生长过程中进行甲基化水平的检测,分析竹子开花过程中基因组DNA甲基化的动态,以揭示DNA甲基化水平与竹子开花现象的相关性。结果显示:(1)孝顺竹基因组DNA甲基化率在不同的时间处于动态变化中,进入开花状态的孝顺竹植株其甲基化水平极显著低于开花竹丛中未开花植株和未开花竹丛;开花和未开花植株的总甲基化率分别为9.00%和12.42%,全甲基化率分别为5.06%和7.53%。(2)MSAP位点中有66.83%的位点在开花和未开花材料中甲基化状态保持一致,33.17%的位点在开花和未开花植株中发生甲基化变化:其中22.28%的位点在开花植株中发生完全的去甲基化,1.98%的谱带在开花植株中发生甲基化,8.91%的位点在开花和未开花材料中甲基化水平呈现上升或降低的趋势。研究表明,开花的孝顺竹同时发生甲基化和去甲基化,但发生去甲基化的概率明显大于发生甲基化的概率,最终导致其甲基化水平极显著降低。     

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。     

利用 MSAP 分析18个芥蓝齐口期的表观遗传多样性

本研究利用MSAP检测18个芥蓝齐口期DNA甲基化水平,分析了表观遗传多样性,探讨DNA甲基化模式对齐口期的影响。结果表明,18个芥蓝齐口期平均为50d,叶片数平均为10片,齐口期和叶片数不相关(相关系数为0.296);变异系数分别为21%和18%;遗传距离分布在0~40,平均值为12.2276,在10.62处分为3类。MSAP分析表明,5对引物组合扩增得到432条多态性条带,201条片段表现出多态性,多态性比率为47%;Nei遗传距离分布在0.004~0.467,平均值为0.0958,表明遗传多样性水平较低;在0.04处分为3类。Mantel测验表明两种分析的遗传距离相关系数为-0.1366,显示齐口期、叶片数与DNA甲基化多态性没有相关性。DNA甲基化模式分析表明,非甲基化片段为110条,甲基化多态性片段为322条,分为3种带型,类型一为非甲基化带型(110条),类型二为甲基化带型(110条),类型三为半甲基化带型(152条),非甲基化片段和半甲基化片段在不同品种之间呈现多态性,甲基化片段在不同品种之间呈现多态性与单态性相差不大,显示MSAP多态性主要来源于非甲基化和半甲基化片段,芥蓝甲基化模式以半甲基化为主。本文推测DNA甲基化水平降低参与芥蓝齐口期调控,MSAP分析既可用于基因组结构研究,又可用于基因组水平上性状的功能研究。     

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。     

长白猪×蓝塘猪及其杂种基因组甲基化片段克隆与分析

应用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术对6头长白公猪和50头蓝塘母猪及5头长白×蓝塘杂交F1代3个群体基因组DNA胞嘧啶甲基化位点进行检测,旨在克隆和分析父母代猪及其杂种F1代之间基因组DNA共同甲基化片段和差异片段,并找到其同源基因.结果显示,从MSAP条带中分离、克隆得到18条3个群体共同的甲基化片段、10条母代独有的甲基化片段和9条杂交一代独有的甲基化片段,其中有1条3个群体共有的甲基化片段通过EST拼接和电子延伸后在NCBI数据库中找到同源基因,即猪类酪氨酸蛋白激酶Lyn基因(GeneID:LOC100152890,序列号:XM_001926250).结果表明,长蓝杂交F1代与其父母代之间的基因组甲基化存在异同,为通过MSAP技术克隆猪基因组DNA甲基化片段及寻找其对应的甲基化基因提供可能,也会为将来研究这些甲基化基因表达调控机制奠定基础.     

红豆杉脱分化过程中的遗传和表观遗传变异

采用扩增片段长度多态性（AFLP）和甲基化敏感扩增多态性（MSAP）技术分析红豆杉脱分化前后基因组DNA和DNA甲基化状态的变化。选用32个AFLP引物组合从红豆杉植株及其愈伤组织分别扩增出1834个片段,无多态性片段产生。这说明红豆杉植株在诱导形成愈伤组织的过程中基因组DNA保持高度的遗传稳定性。另用32个MSAP引物组合从红豆杉植株及其愈伤组织分别扩增出1197个片段,总扩增位点的甲基化水平由脱分化前的12．4％上升为16．2％,表明红豆杉在脱分化过程中的某些位点发生了甲基化。红豆杉脱分化前后的DNA甲基化模式也存在较大差异,说明DNA甲基化对愈伤组织形成有调控作用。     

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。     

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。     

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。     

应用MSAP方法检测鸡不同组织基因组的甲基化状态

以白洛克肉鸡和白来航蛋鸡及其杂交F1代基因组为实验材料,应用甲基敏感扩增片段多态性方法(Methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)检测了鸡肌肉、心脏、肝脏和肾脏4个不同组织基因组在CCGG位点的甲基化状态,分析了不同组织的DNA甲基化水平及组织特异性甲基化模式。研究发现:肌肉组织的甲基化水平约为29.7%,肝脏组织约为27.5%,心脏组织约为27.5%,肾脏组织约为26.1%;在鸡3个不同群体及其中3个不同组织间,基因组甲基化程度差异显著(P<0.05);在检测的4个组织中,CCGG序列的全甲基化位点少于半甲基化位点,与植物的相关研究不一致;分离及鉴定了2个组织特异的甲基化片段。结果表明:鸡不同组织基因组的甲基化状态是不同的,同一组织的甲基化水平在不同的群体是不同的,而不同组织甲基化水平的排序在不同的群体是不一致的。这些结果揭示遗传效应可能影响个体的组织甲基化水平。     

欧石楠体细胞胚发生过程中的DNA甲基化

利用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）方法,对欧石楠大田苗、胚性愈伤组织和再生苗的DNA甲基化进行了研究。从64对选扩增引物中筛选出19对,共扩增得到506条带,统计显示,大田苗、胚性愈伤组织和再生苗的全基因组DNA甲基化水平分别为31．42％、27．86％和29．05％,3种试材发生甲基化变异的有175条带,变异率为34．58％。体细胞胚诱导形成胚性愈伤组织过程中,甲基化水平降低,而在再生苗中有所恢复,与大田苗接近。在外侧胞嘧啶甲基化水平上,胚性愈伤组织的甲基化水平有所增加,且在再生苗中可部分维持。另外,在175条变异带中,再生苗恢复到大田苗DNA甲基化模式的有62条,占总变异条带的35．43％,而与胚性愈伤组织维持相同DNA甲基化模式的有59条,占33．71％。回收部分甲基化变异条带,最终得到8条有效的基因组DNA序列。BLASTnI：对分析表明,在欧石楠基因组中,包括抗性基因、蛋白激酶、质体基因等在内的多种DNA序列均存在DNA基化修饰现象。     

离散增量结合二次判别分析预测人类DNA甲基化位点

DNA甲基化作为直接作用于DNA序列的一种表观遗传修饰,能够在不改变DNA分子一级结构的情况下影响基因表达,在生命活动中扮演着重要的角色.在哺乳动物中,DNA甲基化主要发生在C_pG二核苷酸的胞嘧啶上,并且在基因组中呈现不均匀分布.准确预测DNA甲基化位点有助于阐明DNA甲基化对基因表达的调控作用,并为肿瘤的早期诊断及治疗提供新的依据.本文应用离散增量结合二次判别分析的方法,对人类的C_pG二核苷酸甲基化状态进行了识别.5折交叉检验的整体准确率超过了80%,受试者操作特性曲线面积也达到了0.86.与现有方法相比,预测成功率显著提高.这说明离散增量结合二次判别分析方法适用于甲基化位点的预测;基因组序列中甲基化位点具有序列依赖性.     

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。