遗传育种

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遗传育种案例展示

案例分析一(团队成员发表)

猪脂肪和肌肉组织DNA甲基化图谱

An atlas of DNA methylomes in porcine adipose and muscle tissues. Nat Commun. 2012;22;3:850 (IF=11.329)

一、研究背景

表观遗传因子，特别是DNA甲基化，在肥胖的发展中具有重要作用。本课题我们以猪为模型，研究了DNA甲基化与肥胖之间的关系，以探索脂肪沉积和肌肉生长的表观遗传学机制。

二、研究方法

1、取材：180个组织样本

3个品种: 长白猪(精瘦型)、藏猪(野生型)、荣昌猪(肥胖型)

2个性别: 公猪、母猪

10种组织类型: 背膘上层、背膘下层、腹脂、大网膜、小网膜、板油、心包脂肪、肌间脂肪、背最长肌、腰大肌

样本重复: 3个/组

2、测序：甲基化DNA免疫沉淀测序 (MeDIP-Seq)

基因表达芯片

3、验证：RTq-PCR: 基因表达差异

4、功能：无

三、研究结果

1) 基于甲基化图谱，发现在染色体上分布规律一致，但在X染色体上雌性的甲基化比雄性的甲基化水平更高，揭示了X染色体的失活机制;

2) 发现了大量的肌肉及脂肪特异性的差异甲基化区间DMR;

3) DMR甲基化水平和基因表达的关联分析揭示CpG含量比距离TSS的远近对表达的调控更显著;

4) 与人类肥胖有关的基因在不同肥胖状态或者选择性培育的猪品种之间存在甲基化差异;

四、研究结论

我们的研究为探索脂肪沉积和肌肉生长的表观遗传学机制提供了基础，也有助于揭示猪的经济性状的分子基础，有助于人工选择的效率和生产出更健康的猪肉。

                 
 
          图1.不同猪种的脂肪和肌肉组织的特征                                            图2. 基因组区间特征性的DNA甲基化水平

        图3. 启动子区域肥胖相关基因和功能基因聚类实例                                                                图4. 甲基化差异区域的全基因组分布

图5.猪脂肪和肌肉组织的染色体甲基化谱及其变异                               图6. 启动子区域肥胖相关基因和功能基因聚类实例

案例分析二

大豆驯化和改良过程中的DNA甲基化足迹

DNA methylation footprints during soybean domestication and improvement. Genome Biol. 2018; 10;19(1):128. (IF=11.313)

一、研究背景

除了遗传变异外，表观遗传变异在决定各种生物学过程方面也起着重要作用。自然遗传变异对作物驯化和改良的重要性已得到广泛研究。然而，表观遗传变异在群体水平上对作物驯化的贡献却鲜有研究。为了解表观遗传学对作物驯化的影响，我们研究了大豆驯化与改良过程中DNA甲基化的变化。

二、研究方法

1、取材：3种大豆的顶芽组织

野生大豆(n=9)、地方品种(n=12)、栽培品种(n=24)

2、测序：全基因组甲基化测序(WGBS)

         转录组测序(RNA-Seq)

siRNA测序(siRNA-Seq)

DNA重测序(DNA-Seq)

3、验证：无

4、功能：无

三、研究结果

1) 通过系统学分析野生大豆、地方品种和改良品种，鉴定了5412个甲基化差异区;

2) 这些DMR表现出不同于遗传选择区域的特征，尤其是它们具有更高的遗传多样性;

3) 关联分析显示只有22.54%的DMR可由局部遗传变异解释;

4) KEGG富集分析发现有趣的现象，与任何遗传变异无关的DMR相关的基因富集在碳水化合物代谢途径。

四、研究结论

本研究为大豆不同品种间DNA甲基化提供了有价值的图谱，并剖析了大豆驯化过程中DNA甲基化变异与遗传变异的关系，从而拓展了大豆驯化与改良的认识。

               
                                 图1. 样本信息与甲基化测序                     图2. 差异甲基化区(DMR)的检测及其与DNA序列选择区(DSR)的比较                       图3. 不同胞嘧啶背景下DMR的特性

图4. DMR与遗传变异的局部关联研究图                                                                    5. 纯驯化相关DMR重叠基因的KEGG富集分析

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