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.     

染色质重塑调控生物温度适应性的研究进展

温度是限制物种适应性分布的重要环境因子,对极端环境温度的耐受性决定生物分布和扩散范围,而表观遗传可以提供快速的响应机制,促使生物快速适应极端环境温度。染色质重塑作为表观遗传的重要组成部分之一,其可以通过调控胁迫相关基因的表达从而促进生物适应不良环境条件。本文主要阐述了染色质重塑复合物的分类、组成和染色质重塑的方式,梳理了染色质重塑在生物温度适应性中的研究进展,提出染色质重塑在生物适应不良环境温度过程中发挥重要作用,并对未来染色质重塑与温度适应性研究提出建议。     

表观遗传修饰在作物重要性状形成中的作用

表观遗传修饰是指染色体DNA和组蛋白上的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA.在不改变DNA序列的情况下,这些修饰可以通过改变染色质状态来影响遗传信息的表达,并具有可遗传性,对植物的生长发育具有重要的调控作用.当特定的表观遗传修饰发生改变时,农作物可以获得优异的表型、更强的环境适应性,因此人为改变表...     

表观遗传学——理论·方法·研究进展(1)

现代生物（包括人类在内）从祖先基因组中所获得的生长、发育和进化信息并不仅仅是基因序列。在DNA序列不发生变化的条件下,基因表达发生的改变也可以是遗传的,导致表观遗传变异。表观遗传学就指研究不涉及遗传物质核苷酸序列的改变、但可以通过有丝分裂和减数分裂实现代间传递（遗传）的生物现象的遗传学分支领域、从根本上讲,表观遗传是环境因素和细胞内的遗传物质之间发生交互作用的结果,目前表观遗传学研究主要集中在甲基化、小RNA和染色质重塑等方面。副突变、亲代印记、性别相关性基因剂量补偿效应和转基因沉默等是典型的表观遗传现象,相关研究有利于揭示生长发育、杂种优势、作物抗逆和人类疾病等许多生命现象的本质。     

中国杂交籼稻DNA甲基化多样性与遗传稳定性

水稻育种一直关注DNA序列多样性,但表观多样性(如DNA甲基化)也影响性状,不应被忽略.分析了20个杂交稻育种中广泛应用的籼稻亲本系间的DNA甲基化多样性及其遗传稳定性.结果表明,水稻育种系之间广泛存在DNA甲基化多样性;DNA甲基化与序列多样性之间存在正相关关系;DNA甲基化可以通过自交或杂交遗传给下一代.本研究揭示了DNA甲基化在水稻育种中应用的价值.     

野生动物种群DNA甲基化进展分析

DNA甲基化通常是指胞嘧啶第5位碳原子和甲基基团的共价结合,可调节基因表达程度,参与有机体的重要生命过程,是目前研究最为透彻的表观遗传过程之一。环境变化可以诱导DNA甲基化的变异,这可能是有机体适应新环境的有效途径之一。研究表明,在不同环境下生存的野生动物,其种群内和种群间均存在显著的DNA甲基化差异;同时,相对于遗传多态性水平,野生动物具有更高的表观遗传多态性水平,表明至少有一部分的表观遗传变异独立于遗传变异,这是DNA甲基化具备潜在进化作用的一个先决条件。DNA甲基化变异可能促进了野生动物种群表型多样化,且一些变异的DNA甲基化模式和水平可跨代遗传,可使其快速适应新环境,有助于种群的扩散和进化。这些研究有助于深入理解野生动物种群中非遗传分歧诱导的一些可遗传的表型现象,洞察野生动物种群环境适应性的表观遗传机制,以及DNA甲基化在物种进化中具有的潜在作用,同时我们也对野生动物种群DNA甲基化研究工作的不足进行了探讨和展望,为野生动物种群的表观遗传研究提供理论依据。     

环境内分泌干扰物对基因甲基化的影响

环境内分泌干扰物广泛地存在于人类的生存环境中,大多数具有显著的生殖毒性,不仅影响胚胎神经系统及生殖系统的发育,并可有传代效应及致癌作用.研究表明,环境内分泌干扰物大多是通过表观遗传学机制发挥其毒性作用. 目前,此方面的研究主要集中在胎儿及新生儿期暴露于内分泌干扰物对机体基因甲基化修饰的改变方面.本文就环境内分泌干扰物对胚胎发育的影响,及其传代效应和致癌作用在基因甲基化修饰调控方面作一综述.     

环境因素对DNA甲基化的影响

在哺乳动物中, DNA甲基化是指在DNA 甲基转移酶(DNA-methyl transferase, DNMT)的作用下, 以S-腺苷甲硫氨酸提供甲基供体, 将其甲基转移到脱氧胞嘧啶环第5位碳原子形成甲基化脱氧胞嘧啶的共价修饰。DNA甲基化改变组蛋白和DNA之间的相互作用, 使染色质构象发生改变从而影响基因的表达, 总体来说DNA甲基化水平与基因的表达呈负相关。越来越多的报道证实, 环境因素可以影响表观遗传修饰, 其并没有涉及遗传信息的改变, 所以在一定范围内可以解释表型变化。文章围绕环境因素(温度、营养供给、异常化学因子、早期环境刺激和辐射等)对DNA甲基化产生的影响进行综述, 这些影响包括亲代和子代DNA甲基化的改变及子代行为和表型变化等方面, 以期进一步阐释环境因素与基因互作的关系。     

植物DNA甲基化变异对生物和非生物胁迫的响应机制

高等植物具有复杂的机制使其对环境的变化做出响应,这种机制是通过长期进化建立起来的.它们能够对出现的生物和非生物胁迫产生响应.在分子水平上,植物对各种胁迫的响应是受多基因表达变化调控的,包括植物激素水杨酸、脱落酸等信号途径在整合、协调植物胁迫过程中起关键作用.近年来的研究表明,在植物响应胁迫这一过程中还进行着表观遗传调控...     

iPS细胞的遗传安全性

自2006年Takahashi和Yamanaka首次成功地从小鼠成纤维细胞诱导得到诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS细胞)以来,iPS细胞由于其潜在的广阔应用前景而迅速成为干细胞研究领域的新热点;与此同时,iPS细胞的遗传安全性也越来越多地受到人们的关注。文章将对iPS细胞遗传安全性的研究进展进行综述,分析造成iPS细胞遗传不稳定的可能原因,希望可以促进对iPS细胞诱导条件的优化,获得遗传上较为安全的iPS细胞。     

什么是“表观遗传学”

从经典遗传学理论上来讲,脱氧核糖核酸(DNA)是把生物的遗传信息传递给下一代的物质。上一代的生活经历一般不会影响下一代,因为DNA的序列不可能在如此短暂的时间内产生足以影响下一代性状的改变。然而对人和动物的观察表明,上一代的生活经历可以通过DNA序列以外的途径传给后代。这些途径主要包括组蛋白的乙酰化和DNA的甲基化。它们不改变DNA中核苷酸的序列,却能影响基因的表达。这些不通过DNA序列改变而影响身体性状,有时能遗传给后代的变化就叫做"表观遗传"修饰。     

iPS细胞的遗传安全性

自2006年Takahashi和Yamanaka首次成功地从小鼠成纤维细胞诱导得到诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cells, iPS细胞)以来, iPS细胞由于其潜在的广阔应用前景而迅速成为干细胞研究领域的新热点; 与此同时, iPS细胞的遗传安全性也越来越多地受到人们的关注。文章将对iPS细胞遗传安全性的研究进展进行综述, 分析造成iPS细胞遗传不稳定的可能原因, 希望可以促进对iPS细胞诱导条件的优化, 获得遗传上较为安全的iPS细胞。     

不同环境条件下稻米透明度的发育遗传分析

采用条件和非条件数量遗传分析方法,研究了不同环境条件下灿稻稻米透明度的发育遗传规律。稻米4个发育时期两年数据的分析结果表明,开花受精后第8～21天的灌浆中期和后期遗传效应表达对稻米透明度的影响最大。控制稻米透明度性状表现的三倍体胚乳核基因、细胞质基因和二倍体母体植株核基因效应在不同环境下存在着表达水平上的差异。条件遗传分析的结果还表明一些遗传效应存在着发育时期间断表达的现象。基因加性效应和细胞质效应以及相应的环境互作效应在稻米透明度性状发育中起着主要作用,选择可以取得良好的改良效果。浙南3号和1391等亲本可以提高后代的稻米透明度。     

组蛋白甲基化修饰与早期胚胎发育及相关疾病的研究进展

早期胚胎发育受到表观遗传的多重级联调控.组蛋白修饰是表观遗传调控的重要组成部分,组蛋白翻译后修饰通过影响组蛋白与DNA结合的紧密程度,调控染色质状态与基因表达,参与了胚胎发育及相关疾病发生的过程.在早期胚胎发育过程中,组蛋白甲基化修饰H3K4me3, H3K27me3与H3K9me3通过协调染色质的开放与关闭参与调控发育相关基因的表达,沉默逆转录转座子以及参与经典与非经典的印记调控.早期胚胎阶段作为表观遗传重编程的关键时间窗口,在此阶段组蛋白修饰酶的表达与组蛋白修饰容易受到不良环境的影响,导致胚胎期及子代多种疾病的发生.本文详细地对组蛋白H3K4me3, H3K27me3, H3K9me3修饰在早期胚胎发育与疾病发生中的作用与功能进行了综述,为今后表观遗传学在早期胚胎发育相关疾病的干预治疗提供理论基础.     

长链非编码RNA相关表观遗传修饰在癌症中的进展*

长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度大于200 nt的RNA分子,编码蛋白质的功能有限,但其功能多样且复杂。已有研究报道lncRNA与肿瘤的发展进程密切相关,lncRNA可以通过不同方式参与细胞内生物学进程的调控,是潜在的癌症调节因子,其中,调节表观遗传修饰水平是其影响癌症进程的主要手段;癌症发病过程中细胞内存在着不同程度的表观遗传修饰,其主要为包括甲基化、乙酰化、磷酸化、糖基化、泛素化等修饰方式在内的DNA修饰、RNA修饰以及蛋白质的翻译后修饰,在癌症的不同阶段其修饰的异常程度不同,从而影响肿瘤发生的生物学进程。研究表明,lncRNA可以通过自身修饰或参与其他生物大分子的表观遗传修饰进程参与癌症的发生发展。因此,回顾了lncRNA所参与的表观遗传修饰形式和lncRNA在表观遗传修饰方面所起到的作用,并概述了lncRNA通过影响表观遗传修饰水平从而调控癌症进程的方法。旨在总结癌症细胞内表观遗传修饰方面所涉及lncRNA的研究进展,为癌症诊断和治疗提供潜在的靶标和生物学标志物。     

组蛋白酵母双杂交诱饵载体的构建及其自激活作用检测

目的:构建组蛋白 H2A、H2B、H3、H4的酵母双杂交诱饵载体,检测其在酵母细胞中的表达和自激活活性,为应用酵母双杂交系统筛选与组蛋白相互作用的蛋白奠定基础.方法:扩增 H2A、H2B、H3、H4蛋白基编码区 cDNA序列,克隆至酵母表达载体 pGBK-T7中,再将其转化至酵母细胞 AH109中,提取酵母总蛋白,检测各种组蛋白的表达,并检测表达的组蛋白在酵母细胞中对报告基有无自激活作用.结果:将 H2A、H2B、H3、H4基的 cDNA 克隆至酵母表达载体 pGBK-T7中,其中组蛋白 H4得到正确表达,且对报告基 LacZ、HIS3、Ade 无激活作用.结论:可以利用酵母双杂交系统筛选与 H4相互作用的蛋白质.     

饮食通过表观遗传作用于基因是影响健康的重要途径

机体衰老,肿瘤发生是基因表达变化的结果。饮食是影响健康的重要因素,与衰老、肿瘤关系密切。饮食可影响基因,但难用突变解释。近年表观遗传学研究逐渐深入,人们认识到饮食可通过DNA甲基化和组蛋白甲基化,这两种重要的表观遗传(epigenesis)方式：调控基因表达,进而对衰老、肿瘤等疾病的发生产生重要影响。     

表观遗传DNA甲基化与糖尿病研究进展

糖尿病是受遗传和环境共同调控的一种代谢性疾病,发病率高且难以治愈。表观遗传DNA甲基化与糖尿病进程密切相关,是联通环境因素与基因因素的桥梁,DNA甲基化通过其对基因表达的调节作用影响疾病的发生与发展。肠道微生物菌群是糖尿病研究的新兴热点方向,能够提供甲基供体等有利于甲基化的便利条件。与肠道微生物菌群及其他相关代谢通路有关的DNA甲基化与糖尿病存在着密切的关系,其为解释糖尿病的致病机理及寻找有效干预糖尿病的手段提供了新的研究线索和思路。     

昆虫滞育表观遗传调控的研究进展

滞育是昆虫躲避不良环境的一种策略,对延续昆虫种群具有重要意义.特别是昆虫的兼性滞育,能够受环境的周期性季节变化影响,表观遗传可能在其中扮演重要角色.表观遗传是不依赖DNA序列改变所产生的可遗传变异,包括DNA、RNA、蛋白质和染色质水平上的各种表观遗传调控过程,可能参与生物的发育可塑性.昆虫滞育表观遗传调控主要包括两个...     

早期负性经历的表观遗传学研究进展

表观遗传学（epigenetics）是指不涉及DNA序列改变、可以通过有丝分裂和减数分裂进行遗传的基因表达变化的遗传学分支领域。目前研究主要集中在DNA甲基化、组蛋白密码、染色质重塑和非编码RNA调控等方面。早期负性经历是指个体出生早年所经历的不良生活事件,还包括个体出生前所经历的负性生活事件。大量研究表明早期负性经历对个体成年后的行为会造成明显影响。本文将综述早期负性经历中表观遗传的各种机制。