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Inheritance of social dominance is associated with global sperm DNA methylation in inbred male mice

Current Zoology 2023年第2期69卷 143-155页

作者： Guan-Mei Hou Yao-Hua Zhang Jian-Xu Zhang The State Key Laboratory of Integrated Management of Pest Insects and Rodents Institute of ZoologyChinese Academy of SciencesBeijing 100101China CAS Center for Excellence in Biotic Interactions University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China

Dominance relationships between males and their associated traits are usually heritable and have implications for sexual selection in animals.In particular,social dominance and its related male pheromones are heritable in inbred mice;thus,we wondered whether epigenetic changes due to altered levels of DNA methylation determine inheritance.Here,we used C57BL/6 male mice to establish a social dominance-subordination relationship through chronic dyadic encounters,and this relationship and pheromone covariation occurred in their offspring,indicative of heritability.Through transcriptome sequencing and whole-genome DNA methylation profiling of the sperm of both generations,we found that differential methylation of many genes was induced by social dominance-subordination in sires and could be passed on to the offspring.These methylated genes were mainly related to growth and development processes,neurodevelopment,and cellular transportation.The expression of the genes with similar functions in whole-genome methylation/bisulfite sequencing was also differentiated by social dominance-subordination,as revealed by RNA-seq.In particular,the gene Dennd1a,which regulates neural signaling,was differentially methylated and expressed in the sperm and medial prefrontal cortex in paired males before and after dominance-subordination establishment,suggesting the potential epigenetic control and inheritance of social dominance-related aggression.We suggest that social dominance might be passed on to male offspring through sperm DNA methylation and that the differences could potentially affect male competition in offspring by affecting the development of thenervous system.

关键词： aggression epigenetic inheritance pheromone social hierarchy WGBS

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热应激对奶牛GNAS启动子区DNA甲基化水平的影响

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中国农业科学 2023年第12期56卷 2395-2406页

作者：陈玉梅张聪聪胡丽蓉房浩窦金焕郭刚王炎刘巧香王雅春徐青北京交通大学生命科学与生物工程研究院中国农业大学动物科技学院北京农学院北京首农畜牧发展有限公司北京生物种业创新联合体

【目的】热应激严重影响奶牛的生产和健康，是制约奶业持续健康发展的重要因素。DNA甲基化作为一种重要的表观遗传调控机制参与动物的热应激反应，但其在奶牛热应激过程中的作用和分子机制研究较少。研究通过检测奶牛热应激相关的DNA甲... 详细信息

【目的】热应激严重影响奶牛的生产和健康，是制约奶业持续健康发展的重要因素。DNA甲基化作为一种重要的表观遗传调控机制参与动物的热应激反应，但其在奶牛热应激过程中的作用和分子机制研究较少。研究通过检测奶牛热应激相关的DNA甲基化变化，筛选和验证DNA甲基化相关的关键基因，为奶牛热应激的表观遗传机制研究积累数据。【方法】以北京市三元绿荷金银岛牧场的24头中国荷斯坦牛(泌乳阶段及胎次相同)为研究对象，分别于春季(非应激期，2017年4月份)和夏季(热应激期，2017年7月份)采集试验个体的血液，提取DNA，共获得48份DNA样本。首先，随机选择其中15头奶牛，并随机分为3组，每组5份DNA样本混合，通过全基因组重亚硫酸盐测序法(Whole-genome bisulfite sequencing, WGBS)检测奶牛基因组DNA的甲基化状态，筛选差异甲基化区域(Differential methylation region, DMR; 1000 bp windows, 500 bp overlap, PWGBS共得到49 861个DMRs，其中一个DMR注释到基因GNAS复合体基因座(GNAS complex locus, GNAS)的启动子区，其整体甲基化水平在夏季热应激期极显著上调(PWGBS结果一致，其中，21号(-113 bp,Chr13:57532733)和27号CG (-63bp,Chr13:57532683)位点甲基化水平显著上调(P<0.05)。Mac-T细胞热处理48和72 h后，细胞活力极显著下降(P<0.01),GNAS启动子的CG位点整体甲基化水平显著上调(P<0.05),21号和27号CG均为显著上调的差异甲基化位点，与个体水平结果一致。【结论】热应激会引起奶牛GNAS启动子甲基化水平增加，GNAS是奶牛热应激DNA甲基化调控的潜在靶基因。

关键词：热应激奶牛 WGBS DNA甲基化 GNAS基因

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DNA甲基化测序技术研究进展

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生物技术通报 2024年第5期40卷 58-65页

作者：袁明波叶国华杨丹宋冬雪山东中医药高等专科学校中药系烟台264199 山东省高等学校中药生产与质量控制新技术研发中心烟台264199 黄河流域道地药材产业高质量发展协同创新中心烟台264199

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在动植物生长发育、疾病发生、基因表达调控等方面发挥着关键作用。临床上,DNA甲基化肿瘤标志物可以作为肿瘤的诊断、预后和治疗的生物标志物。DNA甲基化的准确检测对于阐明生物生长发育、疾病发生... 详细信息

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在动植物生长发育、疾病发生、基因表达调控等方面发挥着关键作用。临床上,DNA甲基化肿瘤标志物可以作为肿瘤的诊断、预后和治疗的生物标志物。DNA甲基化的准确检测对于阐明生物生长发育、疾病发生等生命机理具有重要意义。DNA甲基化测序技术是研究DNA甲基化的有力工具,被广泛应用于DNA甲基化在基因组上的定位。近年来,为了更好地检测DNA甲基化位点信息,科学家提出了一系列DNA甲基化高通量测序技术方法,提高了测序检测灵敏度,降低了测序成本和实验花费,显著推动了表观基因组学的发展。本文综述了一系列DNA甲基化测序技术方法,重点介绍了WGBS、TAPS、EM-seq三种测序技术的技术原理及其应用场景,并介绍了在单细胞水平上定位DNA甲基化的测序方法,最后展望其未来发展的方向。

关键词： DNA甲基化 WGBS TAPS EM-seq 单细胞多组学

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根肿菌胁迫下大白菜全基因组DNA甲基化的动态研究

根肿菌胁迫下大白菜全基因组DNA甲基化的动态研究

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作者：魏金康沈阳农业大学

学位级别：硕士

大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)又叫作结球白菜、白菜,十字花科芸薹属作物。主要产区在我国北方地区,由于其良好的耐贮性,较高的营养价值,更是成为了我国北方地区的冬季必备蔬菜之一。十字花科根肿病是世界性的土传病害,更是... 详细信息

大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)又叫作结球白菜、白菜,十字花科芸薹属作物。主要产区在我国北方地区,由于其良好的耐贮性,较高的营养价值,更是成为了我国北方地区的冬季必备蔬菜之一。十字花科根肿病是世界性的土传病害,更是严重危害大白菜的主要病害之一。根肿病是由芸薹根肿菌引起的,目前在许多国家都有发生,遍及欧洲,北美和亚洲等温带地区,对十字花科栽培品种造成了严重的威胁,在受到根肿病侵染之后,植株根部出现肿瘤,并随着时间的推移肿瘤逐渐膨胀变大,跟大白菜竞争营养物质,从而导致叶片失绿萎蔫等情况,严重的情况下,会导致植株的死亡,造成减产甚至绝产。本实验利用一对大白菜近等基因系材料“BJN3-2”和“222”,对其根部取样进行了接菌后0 d、8 d、23 d、37 d转录组测序。在感病大白菜“BJN3-2”转录组数据中发现植物DNA甲基化的经典途径Rd DM途径相关基因表达量随着根肿菌侵染时间的推移呈上升趋势,抗病大白菜相关途径基因表达量随着根肿菌的侵染呈下降趋势,预测大白菜在根肿菌胁迫下发生了DNA甲基化水平的变化。在此基础之上,对大白菜开展了全基因组DNA甲基化测序(WGBS),发现感病大白菜“BJN3-2”全基因组DNA甲基化水平在根肿菌侵染下升高,“222”略有下降。通过在十字花科芸薹属作物大白菜和甘蓝型油菜中外源施用不同浓度甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5-Azac),筛选出100μM甲基化抑制剂5-Azac未对植株正常生长产生影响。在此基础之上,在根肿菌胁迫下外源施用100μM甲基化抑制剂5-Azac显著增强了大白菜植株的抗根肿病能力。

关键词：大白菜 DNA甲基化 5-Azac WGBS 根肿病

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木薯两性花全基因组DNA甲基化差异分析

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分子植物育种 2022年第19期20卷 6313-6323页

作者：邱越邓雅洁宋家明胡海燕周扬赖杭桂海南大学热带作物学院海口570228

为探究木薯两性花和正常花基因组DNA的甲基化模式以及甲基化水平差异,并找到木薯两性花与正常花之间的差异甲基化基因,本实验采用全基因组甲基化测序技术(WGBS)对木薯两性花(WLa)和正常花(CKa)的基因组DNA甲基化水平进行分析比较。结果... 详细信息

为探究木薯两性花和正常花基因组DNA的甲基化模式以及甲基化水平差异,并找到木薯两性花与正常花之间的差异甲基化基因,本实验采用全基因组甲基化测序技术(WGBS)对木薯两性花(WLa)和正常花(CKa)的基因组DNA甲基化水平进行分析比较。结果表明,木薯花内的DNA甲基化模式主要有mCG、mCHG、mCHH三种类型,CG位点的平均甲基化水平最高。WLa处于全甲基化状态(ML100)的mCG和mCHG均多于CKa,而mCHH则略低于CK。对木薯两性花和正常花进行差异甲基化(DMR)鉴定研究,共检测到14987个DMR和5697个DMGs。另外,基因本体(GO)分析显示,基因高度富集在催化活性、结合、代谢等过程中。相关信号通路(KEGG)分析则表明。基因主要富集到赖氨酸生物合成、ABC转运蛋白体等代谢通路中。

关键词：木薯(Manihot esculenta) 两性花 DNA甲基化 WGBS DMR

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NO通过调控DNA甲基化增强番茄幼苗的耐盐性

NO通过调控DNA甲基化增强番茄幼苗的耐盐性

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作者：巩文婷甘肃农业大学

学位级别：硕士

一氧化氮(NO)作为重要的新型信号分子,参与了许多植物的生长发育和抗逆过程。DNA甲基化作为重要的表观遗传修也被证明参与植物的逆境响应。同时,研究表明NO可以通过调控蛋白质的甲基化响应逆境胁迫。本实验探讨了NO和DNA甲基转移酶基因S... 详细信息

一氧化氮(NO)作为重要的新型信号分子,参与了许多植物的生长发育和抗逆过程。DNA甲基化作为重要的表观遗传修也被证明参与植物的逆境响应。同时,研究表明NO可以通过调控蛋白质的甲基化响应逆境胁迫。本实验探讨了NO和DNA甲基转移酶基因Sl DML2,通过调控DNA的甲基化参与调控盐胁迫下番茄幼苗生长发育的关系。结果表明:(1)在150 m M Na Cl处理下外源添加10μM NO供体GSNO能够明显缓解盐胁迫对番茄幼苗生长的抑制,但加入NO清除剂c PTIO后,NO对盐胁迫的缓解作用明显减弱;且在外源添加10μM NO供体GSNO,能显著提高类黄酮含量激活类黄酮信号通路,增加番茄幼苗的耐盐性,但在加入c PTIO后,NO对类黄酮信号的促进作用被显著抑制。(2)利用亚硫酸氢盐测序对番茄幼苗的全基因组甲基化水平进行分析发现,盐胁迫下的植物的DNA甲基化水平显著升高,但在外源添加GSNO后,能够明显降低盐胁迫引起的DNA甲基化水平升高,其中CG和CHG类型变化显著。对基因功能区进行进一步分析发现,Na Cl处理下能够引起基因启动子,genebody区和基因下游DNA甲基化水平的升高,而在外源添加GSNO后,DNA水平的升高被明显缓解。(3)为了进一步研究NO对盐胁迫下DNA甲基化的调控机制,通过对番茄DNA去甲基化家族定量分析,发现Sl DML2在盐胁迫下被NO显著上调。将Sl DML2敲除之后,在dml2突变体中发现,盐胁迫下的植物的DNA甲基化水平显著升高,但在外源添加GSNO后,盐胁迫引起的DNA甲基化水平并没有得到明显缓解。通过对DMRs分析发现,在盐胁迫下hyper-DMRs的个数显著高于WT,进一步DMRs的分布进行分析发现,这些hyper-DMRs主要位于基因的启动子区和外显子区,影响基因的表达。(4)对检测到的DMRs进行GO富集,发现鉴定到的不同类型的盐胁迫应答过程中的氧化应激反应、细胞膜的损伤修复和渗透调节等过程密切相关。进一步对WT和突变体中类黄酮途径的抗性相关基因进行基因表达和DNA甲基化水平进行可视化分析,发现Sl CHI、Sl CHS、Sl F3H、Sl DFR、Sl ANS和Sl FLS基因的表达情况和DNA甲基化水平均呈现负相关性。这说明盐胁迫下NO对DNA甲基化的调控是通过DNA去甲基化转移酶基因Sl DML2的去甲基化实现的,当将Sl DML2敲除之后,NO无法缓解盐胁迫引起的抗性基因的高甲基化,从而导致番茄幼苗抗性降低。

关键词：一氧化氮 DNA甲基化胁迫响应 WGBS 类黄酮信号通路

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奶牛热应激全基因组DNA甲基化分析

奶牛热应激全基因组DNA甲基化分析

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作者：陈玉梅北京交通大学

学位级别：硕士

研究目的:热应激严重影响奶牛的生产和健康,是制约奶业持续发展的重要因素。DNA甲基化作为一种重要的表观遗传调控机制,与动物的热应激反应密切相关,但其参与奶牛热应激反应的分子机制仍不清楚。本研究旨在通过全基因组重亚硫酸盐测序法... 详细信息

研究目的:热应激严重影响奶牛的生产和健康,是制约奶业持续发展的重要因素。DNA甲基化作为一种重要的表观遗传调控机制,与动物的热应激反应密切相关,但其参与奶牛热应激反应的分子机制仍不清楚。本研究旨在通过全基因组重亚硫酸盐测序法(WGBS)分析热应激期(夏季)和非应激期(春季)奶牛基因组DNA甲基化状态的差异,获得特异的差异甲基化区域,筛选相关的关键基因,为奶牛热应激的DNA甲基化研究积累数据,为选育耐热奶牛提供潜在的靶基因和表观遗传标记。研究方法与内容:本研究以中国荷斯坦牛的春夏季血液DNA样本构建文库和进行WGBS检测。通过对测序数据进行质控、基因组比对、甲基化位点提取等过程获得奶牛全基因组的甲基化状态,采用生物信息学分析策略筛选奶牛热应激相关的差异甲基化区域(DMR)和基因。随后,与课题组转录组测序的差异表达基因(DEG)进行联合分析,筛选潜在的热应激下启动子差异甲基化与差异表达负相关的关键基因。随后选择GNAS和DNLZ基因,利用重亚硫酸转化法(BSP)和RT-q PCR,在春夏24头奶牛个体和39℃热处理不同时间(24 h、48 h和72 h)的牛乳腺上皮细胞(Mac-T)中检测基因启动子DNA甲基化水平和转录表达的差异。最后,通过PGL3-GNAS和PGL3-DNLZ启动子荧光素酶报告基因载体构建、体外甲基化处理以及荧光素酶报告基因细胞转染实验,验证GNAS和DNLZ基因启动子DNA甲基化与基因表达的关系。研究结果:(1)构建了中国荷斯坦牛血液基因组DNA全基因组甲基化图谱,发现奶牛全基因组约4%的C位点处于甲基化状态,C的甲基化类型包含m Cp G、m CHH和m CHG三种。其中m Cp G类型为主,占比达90%以上。在夏季热应激和春季非应激个体间共检测出49861个DMRs(FDR<0.05),注释到7613个差异甲基化相关基因(DMG)中。其中,4069个DMGs的启动子区有DMRs,这些基因参与生热作用、活性氧代谢、氧化磷酸化等生命活动。(2)将DMR位于启动子区的4069个基因与来自相同个体的转录组测序的DEGs联合分析,发现了264个启动子的差异甲基化且差异表达基因(DMEG),其中有157个基因的启动子甲基化水平与基因表达负相关。根据表达水平变化最显著或甲基化显著性最高或参与应激过程,选择GNAS、DNLZ、SMAD5基因作为奶牛热应激相关的DNA甲基化候选靶基因。(3)奶牛个体和细胞中热应激后GNAS和DNLZ基因启动子区的甲基化水平显著上调(P<0.05),夏季奶牛个体和热处理48 h的细胞中基因GNAS和DNLZ表达水平显著降低(P<0.05),甲基化转移酶和甲基结合蛋白2转录水平显著增加(P<0.05),GNAS和DNLZ基因启动子荧光素酶报告质粒体外甲基化可以直接抑制其转录活性,说明启动子高甲基化负调控报告基因的表达。GNAS和DNLZ基因可作为奶牛热应激相关的表观遗传标记。研究结论:(1)奶牛全基因组约4%的C位点处于甲基化状态,C的甲基化类型包括m Cp G、m CHH和m CHG三种。其中,m Cp G类型为主,占比90%以上;(2)热应激会引起奶牛个体基因组DNA甲基化状态的改变,在夏季个体与春季个体间共检测到7613个DMGs;(3)热应激会引起奶牛GNAS和DNLZ基因的启动子甲基化水平显著增加,启动子高甲基化可抑制两个基因的转录表达。

关键词：奶牛热应激 WGBS DNA甲基化 DMR DMG

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猪胚胎期骨骼肌lincRNA功能分析及启动子甲基化对其表达影响

猪胚胎期骨骼肌lincRNA功能分析及启动子甲基化对其表达影响

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作者：黄子莹华中农业大学

学位级别：硕士

大量研究表明猪肌肉产量取决于早期胚胎肌纤维数量,而猪肌纤维总量在胚胎期已经定型。本研究通过分析胚胎期33-50天、50-70天、70-105天、105-出生后不足1天（0天）共计4个发育阶段的转录组数据和甲基化数据,在猪胚胎期不同发育阶段,鉴... 详细信息

大量研究表明猪肌肉产量取决于早期胚胎肌纤维数量,而猪肌纤维总量在胚胎期已经定型。本研究通过分析胚胎期33-50天、50-70天、70-105天、105-出生后不足1天（0天）共计4个发育阶段的转录组数据和甲基化数据,在猪胚胎期不同发育阶段,鉴定基因间长链非编码RNA（Long intergenic non-coding RNA,linc RNA）,并分析其启动子区域甲基化水平,旨在探究猪胚胎期不同阶段linc RNA对猪骨骼肌发育所发挥的潜在作用,并了解linc RNA启动子区域甲基化水平对其转录的影响。本研究主要结果如下:1.以猪胚胎期5个发育时间点共计15个转录组数据为材料,依据实验室已有分析流程鉴定得到418个linc RNA,其中141个为新鉴定linc RNA,277个为已知linc RNA。通过对4个发育阶段（胚胎期33-50天、胚胎期50-70天、胚胎期70-105天和胚胎期105天到出生后0天）linc RNA以及蛋白编码RNA表达水平进行差异分析,在胚胎期33-50天发育阶段分析得到101个差异表达linc RNA（Differentially expressed linc RNA,DEL）和2885个差异表达蛋白编码RNA（Differentially expressed protein m RNA,DEm RNA）;在胚胎期50-70天发育阶段分析得到88个DEL和1183个DEm RNA;在胚胎期70-105天发育阶段分析得到152个DEL和2978个DEm RNA;在胚胎期105天到出生后0天发育阶段分析得到132个DEL和3788个DEm RNA。2.基于linc RNA反式调控原理,我们根据DEL与DEm RNA的表达水平计算胚胎期4个发育阶段（胚胎期33-50天、胚胎期50-70天、胚胎期70-105天和胚胎期105天到出生后0天）两者之间的皮尔森相关系数来预测DEL潜在靶基因。随后对各个阶段DEL的潜在靶基因进行功能富集分析,发现有多个靶基因富集在与骨骼肌发育相关的信号通路和生物学过程中。现有研究表明多个DEL的靶基因可能与猪骨骼肌发育密切相关。3.利用DEL与DEm RNA表达矩阵,构建由DEL与DEm RNA组成的共表达网络,发现关键模块,之后利用cytoscape软件计算关键模块中的核心linc RNA（hub linc RNA）。结果在4个关键模块（turquoise、red、blue和brown）中分别得到5个hub linc RNA,发现其分别和各自所在模块中的Mstn、Myf5、Myo G和Sox6等与骨骼肌发育相关的蛋白编码基因共表达。4.以胚胎期5个时间点共计15个甲基化数据为材料,利用bismark、bedtools和R软件计算并统计甲基化差异,同时计算DEL启动子区域甲基化水平。根据DEL表达水平从高到低依次划分为5个表达水平（highest、highly、moderately、lowly和silent）,比较不同表达水平DEL启动子区域甲基化水平,发现在胚胎期5个发育时间点表达水平最低的DEL其启动子区域甲基化水平最高。5.将转录组数据和甲基化数据联合分析,根据不同发育阶段DEL表达水平和其启动子区域甲基化水平,计算两者皮尔森相关系数,结果在4个发育阶段（胚胎期33-50天、胚胎期50-70天、胚胎期70-105天和胚胎期105天到出生后0天）均发现多个DEL的转录水平随其启动子区域甲基化水平上升而下降,其中包含多个被推测与骨骼肌发育有关的linc RNA。综上,通过分析猪胚胎期5个时间点的转录组数据和甲基化数据,我们在猪胚胎期不同阶段分析得到了多个与骨骼肌发育存在潜在调控作用的linc RNA,同时分析了linc RNA启动子区域甲基化水平对其转录水平的影响,为研究linc RNA在猪胚胎期骨骼肌发育的作用以及甲基化对非编码RNA转录水平的影响提供了宝贵素材。

关键词：猪骨骼肌发育 lincRNA 甲基化 RNA-seq WGBS

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乌蒙凤鸡凤头全基因组甲基化及转录组分析研究

乌蒙凤鸡凤头全基因组甲基化及转录组分析研究

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作者：王天松贵州大学

学位级别：硕士

乌蒙凤鸡头部有一簇细长羽毛,下面覆盖着的头骨有一明显瘤状突起,这是凤头鸡的典型头骨结构,其调控基因位于常染色体上,为不完全显性遗传,与脑疝有关,但其形成和发育的表观遗传机制尚不清楚。本试验以乌蒙凤鸡为研究对象,将全基因组甲... 详细信息

乌蒙凤鸡头部有一簇细长羽毛,下面覆盖着的头骨有一明显瘤状突起,这是凤头鸡的典型头骨结构,其调控基因位于常染色体上,为不完全显性遗传,与脑疝有关,但其形成和发育的表观遗传机制尚不清楚。本试验以乌蒙凤鸡为研究对象,将全基因组甲基化测序（Whole genome bisulfite sequencing,WGBS）和转录组测序（RNA-sequence,RNA-seq）技术相结合,以期找到调控凤头性状的关键候选基因,探索乌蒙凤鸡凤头生长过程中全基因组范围内基因表达水平变化、DNA甲基化状态的变化及DNA甲基化对凤头相关基因表达的调控机制,探索乌蒙凤鸡生长发育规律及凤头性状发育机理,为乌蒙凤鸡育种和生产提供理论依据。研究结果如下:1.对3只头骨突出明显及3只无突出头骨突起表型的乌蒙凤鸡6个头骨组织进行RNAseq分析,共获得46 376 934-43 729 046的clean reads,与参考基因组比对的unique map在89.73%-91.00%之间,获得39 795 458-41 836 502的unique reads,测序reads在基因组区域分布频率最高的是外显子区域（85.44-88.28%）。另外,本次测序共挖掘到新转录本423个,可变剪接（Alternative Splicing,AS）26 999个。本研究发现1 089个差异表达基因（Differentially expressed genes,DEGs）,其中,上调基因485个,下调基因604个。Gene Ontology（GO）和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）表明,DEGs在信号转导,细胞发育,细胞分化,溶酶体,丝氨酸和苏氨酸代谢和细胞因子与细胞因子受体的相互作用等相关通路调控过程中富集。根据对DEGs的综合分析,结合已报道的数量性状基因座（Quantitative trait loci,QTLs）,经实时荧光定量（Real-time Quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR）验证BMP2、EPHA3、EPHB1、HOXC6、SCN2B、BMP7和HOXC10基因的表达,qRT-PCR结果与RNA-seq一致,表明上述7个基因可能是调控凤头性状的候选基因。2.采用WGBS对有无凤头乌蒙凤鸡头骨进行测序,共获得181.57 G有效数据,筛选到差异甲基化区域（Differentially methylated regions,DMRs）4 244个,差异甲基化基因（Differentially methylated genes,DMGs）1 806个。CG序列环境下,GO富集分析发现DMRs差异基因共富集到3 111个GO terms,其中细胞组分GO terms、生物学过程GO terms、分子功能GO terms分别有2、39、9个GO terms显著富集（Corrected＿P-value＜0.05）。高甲基化基因在生物学过程和分子功能各有20、2个GO terms显著富集（Corrected＿P-value＜0.05）。低甲基化基因生物学过程显著富集到23个GO terms（Corrected＿P-value＜0.05）。DMGs KEGG富集在135个信号通路中,7个信号通路显著富集（Corrected＿P-value＜0.05）,分别是粘附连接、Wnt信号通路、粘着斑、钙信号通路、胰岛素信号通路、Hedgehog信号通路、Erb B信号通路。高甲基化基因富集在123个信号通路中,5个信号通路显著富集（Corrected＿P-value＜0.05）,分别是粘附连接、粘着斑、Wnt信号通路、紧密连接、肌动蛋白细胞骨架的调节。低甲基化基因富集在106个信号通路中,无显著富集（Corrected＿P-value＞0.05）通路。根据对DMGs的综合分析,结合已报道的QTLs,经RG108处理后的细胞内表达规律表明,RG108抑制了细胞内基因的甲基化水平,SCN2B、BMP2、HDAC7、LARP7、LARP4、EPHA2、COX10、HOXC11基因受到甲基化调控,表明上述8个基因可能是调控凤头性状的候选基因。3.WGBS和RNA-seq联合分析结果显示,DMRs与DEGs相关基因133个,负相关基因84个,其中高甲基化水平及表达下调基因59个,低甲基化水平及表达上调基因25个。84个负相关基因共富集在1 260个GO terms,生物学过程富集到721个GO terms,细胞组分富集到220个GO terms,分子功能富集到319个GO terms,无显著富集的GO terms（Corrected＿P-value＞0.05）。高甲基化水平与表达下调负相关基因富集到18个KEGG信号通路、低甲基化水平与表达上调负相关基因富集到10个KEG

关键词：乌蒙凤鸡凤头性状 RNA-seq WGBS DNA甲基化 RG108

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闽南青年HCC患者临床信息分析及全基因组DNA甲基化研究

闽南青年HCC患者临床信息分析及全基因组DNA甲基化研究

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作者：蒋保三华侨大学

学位级别：硕士

原发性肝癌(primary liver carcinoma,PLC)是世界上最为常见的恶性肿瘤之一,其中肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)占80%以上,每年发生在中国的肝癌新发病例和死亡病例占全球的50%以上,福建地区特别是闽南地区是我国肝癌高发地区... 详细信息

原发性肝癌(primary liver carcinoma,PLC)是世界上最为常见的恶性肿瘤之一,其中肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)占80%以上,每年发生在中国的肝癌新发病例和死亡病例占全球的50%以上,福建地区特别是闽南地区是我国肝癌高发地区之一,据报道,2014年福建省恶性肿瘤发病率为269.12/10万,肝癌位列第三;恶性肿瘤死亡率为164.40/10万,肝癌位列第一。近20年统计发现我国肝癌的发病年龄主要集中在40-60岁,40岁以下的患者所占比例在10%左右,但近年来40岁以下的肝癌发病率以每年1%-2%的速度增加,引起了社会重视。本文以闽南地区HCC患者为研究对象,基于全基因组甲基化测序技术,探讨青年HCC患者(≤40岁)与中老年HCC患者(>40岁)肿瘤发生发展的相关差异。研究内容:(1)回顾性分析闽南地区住院HCC患者的临床资料,将其分为青年HCC组与中老年HCC组,研究闽南地区青年HCC患者的流行病学特征。(2)利用全基因组DNA甲基化测序技术,构建青年HCC患者和中老年HCC患者全基因组范围内单碱基分辨率的DNA甲基化表达谱,为研究青年HCC与中老年HCC患者的发生发展差异机制提供理论基础,对差异甲基化基因进行GO及KEGG富集分析,并筛选关键基因。(3)利用在线数据库分析关键基因的表达情况。研究结果:(1)本研究结果发现青年HCC患者多发生在农村男性,确诊时多为肝癌晚期,手术治疗率低,肝功能分级多为B、C级;青年HCC患者的HBV感染率、ALT、AST及AFP阳性率显著高于中老年HCC患者(p<0.05)。(2)分析测序数据发现青年HCC组与中老年HCC组存在11993个DMRs,对应到4260个DMGs。差异显著的位点多分布在CHG和CHH序列环境。对DMGs进行GO功能注释和KEEG通路富集,发现显著富集到生物粘附、细胞发育等与肿瘤发生发展相关的生物过程;启动子区显著富集通路包括核糖体,吞噬等通路。分析显著富集通路涉及的基因,复现了许多已被报道与肿瘤相关的基因RPL11、MMP14等,并挖掘出青年HCC患者与中老年HCC患者发生发展相关差异的关键基因TAP2。(3)该基因启动子区在青年HCC组中甲基化水平显著低于中老年HCC组。通过UALCAN数据库分析,发现TAP2启动子区在HCC组织中甲基化水平显著低于正常肝组织,经GEPIA分析,发现其在HCC组织中显著高表达。结论:本研究首次对闽南地区青年HCC的流行病学特征进行探索。全基因组DNA甲基化测序揭示了青年HCC患者和中老年HCC患者的甲基化差异情况,并筛选出关键基因TAP2,其启动子区在青年HCC组中甲基化水平显著低于中老年HCC组,且其表达水平与启动子区甲基化水平呈负相关,TAP2的高表达或可作为青年HCC的检测指标。

关键词：青年HCC患者临床特征 WGBS 差异甲基化基因

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