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蒙古系绵羊是我国三大地方绵羊系列之一,其分布范围广、生产性能差异大。DNA甲基化是表观遗传学修饰的重要方式之一,在动物生长发育、新陈代谢及性别相关生物学过程中发挥重要作用,然而蒙古系绵羊的DNA甲基化相关研究却鲜有报道。为了揭示我国蒙古系绵羊基因组DNA甲基化概况,筛选与性状相关的差异甲基化区域,为深入解析蒙古系绵羊部分性状形成的分子机理提供理论依据,本研究以我国主要蒙古系绵羊——乌珠穆沁羊、滩羊、小尾寒羊和湖羊为研究对象,以MeDIP-seq为主要研究手段,检测了乌珠穆沁羊、滩羊、小尾寒羊和湖羊四个品种共10个体的基因组DNA甲基化水平,分析了不同品种的DNA甲基化差异,寻找与体型等表型相关的差异甲基化区域,采用MassARRAY、qPCR和Western Blot对候选基因进行了 DNA甲基化、mRNA表达和蛋白表达水平的验证,同时运用MeDIP-seq数据筛选与繁殖性能相关的单核苷酸突变位点。主要结果如下:1.基于乌珠穆沁羊、滩羊、小尾寒羊和湖羊167个个体的mtDNAD-loop区序列变异计算的 Fst值分别为 0.00258(Huvs.Tan)、0.02145(Huvs.UQ)、0.03375(Hu vs.StH)、-0.01169(Tanvs.UQ)、0.03150(Tan vs.StH)和 0.03323(UQ vs.StH),均小于0.05,表明蒙古系绵羊品种间遗传差异小,群体总体分化不明显。2.运用MeDIP-seq获得了我国蒙古系绵羊DNA甲基化图谱(GenBank登录号为:GSE62345),得到 725,844,769 clean reads,84.74%的 reads 比对到绵羊参考基因组OvisAri3。各生物学重复的Pearson相关系数达到0.94以上,P值均小于2.2e-16。同时采用MassARRAY对随机挑选的两个高甲基化区域和低甲基化区域进行了验证,MassARRAY结果与MeDIP-seq结果相符,表明本研究MeDIP-seq测序准确性高。3.基于MeDIP-seq测序数据,结合diffReps软件和300bp窗口大小的RPKM值结果,分别对四个蒙古系绵羊基因组DNA的特异性甲基化区域分析,结果表明乌珠穆沁羊特有甲基化区域8068个,注释到1037个基因上;滩羊特有甲基化区域14387个,注释到1645个基因上;小尾寒羊特有甲基化区域为10195个,注释到1340个基因上;湖羊特有甲基化区域7672个,注释到969个基因上。对这些基因分别进行功能GO注释,发现每个品种都富集到与细胞、组织或者器官生长相关的生物过程 Develpmental Process(G0:0032502)。4.乌珠穆沁羊性别差异甲基化区域4972个(其中3144个为上调差异甲基化区域,1828个为下调差异甲基化区域),注释到1348个基因上。这些基因大多富集在与激素相关的代谢通路中,同时筛选到促性腺激素释放激素等信号通路。说明这些差异甲基化区域有可能参与了与性别分化和繁殖性能相关的基因调控。5.乌珠穆沁羊、滩羊、小尾寒羊和湖羊的身体质量指数结果显示四个品种间体型有较大差异。乌珠穆沁羊的身体质量指数最高(84.78±7.94),显著高于湖羊(73.19±9.97)和小尾寒羊(72.78±9.46),P值均小于1.0X10-7;湖羊和小尾寒羊间差异不显著(P=0.79);滩羊的身体质量指数最低(61.54±6.42),均显著低于其余三个品种羊的身体质量指数(P值均小于1.0X10-7)。品种特有甲基化GO结果显示,四个品种绵羊均富集于Developmental Process(G0:0032502),是一个与细胞、组织或者器官生长相关的生物过程,潜在影响动物的体型大小。因此将富集于Developmental Process的641个差异甲基化区域定义为与体型相关候选差异甲基化区域,该区域涉及308个基因。6.对BMPR1B,SMAD1,SMURF1,AKT1和TSC1基因在乌珠穆沁羊、滩羊和小尾寒羊的甲基化水平、mRNA和蛋白表达水平进行测定,体型较大的乌珠穆沁羊和小尾寒羊表现出较高程度的甲基化水平。除AKT1基因的mRNA表达量在乌珠穆沁羊中显著高于滩羊和小尾寒羊外,其余基因的mRNA表达量在各品种间差异不显著。一共有位于五个区域的六个CpG位点甲基化检测出与本身mRNA表达量呈显著相关(P<0.05)。各品种间的蛋白表达水平差异不显著,但是TSC1的CpG甲基化水平、mRNA和蛋白表达水平显著相关(P<0.05)。分析发现验证区域在乌珠穆沁羊、小尾寒羊和滩羊间都有较大差异。7.湖羊和小尾寒羊是享誉世界的多羔绵羊品种,通过运用MeDIP-seq数据对繁殖性能相关SNV和差异甲基化区域进行筛选发现,19个SNV位于绵羊非季节性发情QTL区域,对其基因功能进行查阅,发现8个与繁殖性能相关的候选基因。湖羊、小尾寒羊(高繁殖力组)和乌珠穆沁羊、滩羊(低繁殖力组)绵羊的差异甲基化区域达543个,其中包括240个上调差异甲基化区域和303个下调差异甲基化区域,注释到179个基因上,结合SNV与差异甲基化区域结果发现21个SNV位于差异甲基化区域。其中位于1号染色体253426198的SNV不仅位于非季节性繁殖QTL,且位于差异甲基化区域,此外还检测到影响绵羊产羔数的FecB基因突变位点。说明运用MeDIP-seq数据进行SNV分析准确可行。