中國農大新聞網訊 近日，動物科學技術學院俞英教授團隊在國際知名學術期刊《Molecular Biology and Evolution》（《分子生物學與進化》）上在線發表研究論文《跨物種DNA甲基化比較為牛、綿羊和山羊復雜性狀遺傳機制提供新見解》（Cross-species comparative DNA methylation reveals novel insights into complex trait genetics among cattle, sheep and goats）。該研究從表觀基因組進化角度，以胚胎三個胚層分化后的體組織（大腦、肝臟和骨骼肌）和精子作為代表性組織，揭示了反芻家畜DNA甲基化的進化特征，為深入闡釋主要反芻家畜復雜性狀的遺傳機制提供了新的思路。
牛、綿羊和山羊是具有重要經濟價值的農業反芻家畜，但其功能基因組注釋信息仍然缺乏全面的注釋，如何將功能基因組進化的生物學信息與反芻家畜復雜性狀表型進行聯系并應用于育種工作中也缺乏系統地研究。在眾多表觀遺傳修飾因子中，DNA甲基化是修飾穩定且研究廣泛的表觀基因組標記之一，在基因表達調控、基因組印記、胚胎發育和物種進化等方面發揮著重要作用，因此，鑒定反芻家養動物的DNA甲基化特征并解析其在反芻家養動物進化中的調控機制，有望為家畜群體遺傳改良提供重要的理論依據和新的策略。
該研究收集牛、綿羊和山羊三種重要農業反芻動物內、中、外胚層對應的代表性組織--肝臟、骨骼肌和大腦，以及精子細胞進行全基因組甲基化測序（WGBS）和轉錄組測序（RNA-seq），對物種間保守/牛特異的DNA甲基化區域進行了鑒定，并對反芻家畜的表觀基因組進化特征進行了系統地解析。
全基因組關聯分析（GWAS）鑒定到大量與反芻家畜復雜性狀相關的遺傳變異，但90%遺傳變異是位于非編碼區域，這些遺傳變異如何發揮調控功能進而影響復雜性狀表型的分子機制尚不清楚。該研究進一步整合多組學數據，包括來自牛的大規模QTLs和GWAS的結果進行整合分析，揭示利用物種間保守的DNA甲基化區域有助于闡釋牛復雜性狀遺傳變異的調控功能；解析了牛復雜性狀相關GWAS位點在物種間保守的DNA甲基化區域的分布特征，如CCDC157基因上存在調控奶牛女兒產犢難易性狀相關的物種間保守的DNA低甲基化區域及相關SNPs。該研究從DNA甲基化標記為切入點，對三種主要反芻家畜復雜性狀相關分子標記進行了鑒定，為反芻家畜復雜性狀的遺傳機制解析及精準選育提供了新的思路和方法。
中國農業大學動科學院俞英教授、丹麥奧胡斯大學/英國愛丁堡大學助理教授房靈昭博士為共同通訊作者，中國農業大學動科學院動物遺傳育種系博士后陳思倩、中國農業大學博士石少磊（已畢業）和劉姝麗（現西湖大學助理研究員）為共同第一作者，動科學院劉劍鋒教授、王雅春教授、丁向東教授、張勝利教授（已故）、全國畜牧總站劉剛博士、云南楚雄師范學院亐開興研究員給予了大力支持和幫助。該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃項目（2021YFD1200903）、國家自然科學基金中巴國際（地區）合作與交流項目（31961143009）、國家自然科學基金面上項目（32302706, 32072718）、國家現代農業產業技術體系（CARS-36）等項目的資助。
文章鏈接： https://doi.org/10.1093/molbev/msae003
日期：2024-02-19
牛、綿羊和山羊是具有重要經濟價值的農業反芻家畜，但其功能基因組注釋信息仍然缺乏全面的注釋，如何將功能基因組進化的生物學信息與反芻家畜復雜性狀表型進行聯系并應用于育種工作中也缺乏系統地研究。在眾多表觀遺傳修飾因子中，DNA甲基化是修飾穩定且研究廣泛的表觀基因組標記之一，在基因表達調控、基因組印記、胚胎發育和物種進化等方面發揮著重要作用，因此，鑒定反芻家養動物的DNA甲基化特征并解析其在反芻家養動物進化中的調控機制，有望為家畜群體遺傳改良提供重要的理論依據和新的策略。
該研究收集牛、綿羊和山羊三種重要農業反芻動物內、中、外胚層對應的代表性組織--肝臟、骨骼肌和大腦，以及精子細胞進行全基因組甲基化測序（WGBS）和轉錄組測序（RNA-seq），對物種間保守/牛特異的DNA甲基化區域進行了鑒定，并對反芻家畜的表觀基因組進化特征進行了系統地解析。
全基因組關聯分析（GWAS）鑒定到大量與反芻家畜復雜性狀相關的遺傳變異，但90%遺傳變異是位于非編碼區域，這些遺傳變異如何發揮調控功能進而影響復雜性狀表型的分子機制尚不清楚。該研究進一步整合多組學數據，包括來自牛的大規模QTLs和GWAS的結果進行整合分析，揭示利用物種間保守的DNA甲基化區域有助于闡釋牛復雜性狀遺傳變異的調控功能；解析了牛復雜性狀相關GWAS位點在物種間保守的DNA甲基化區域的分布特征，如CCDC157基因上存在調控奶牛女兒產犢難易性狀相關的物種間保守的DNA低甲基化區域及相關SNPs。該研究從DNA甲基化標記為切入點，對三種主要反芻家畜復雜性狀相關分子標記進行了鑒定，為反芻家畜復雜性狀的遺傳機制解析及精準選育提供了新的思路和方法。
中國農業大學動科學院俞英教授、丹麥奧胡斯大學/英國愛丁堡大學助理教授房靈昭博士為共同通訊作者，中國農業大學動科學院動物遺傳育種系博士后陳思倩、中國農業大學博士石少磊（已畢業）和劉姝麗（現西湖大學助理研究員）為共同第一作者，動科學院劉劍鋒教授、王雅春教授、丁向東教授、張勝利教授（已故）、全國畜牧總站劉剛博士、云南楚雄師范學院亐開興研究員給予了大力支持和幫助。該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃項目（2021YFD1200903）、國家自然科學基金中巴國際（地區）合作與交流項目（31961143009）、國家自然科學基金面上項目（32302706, 32072718）、國家現代農業產業技術體系（CARS-36）等項目的資助。
文章鏈接： https://doi.org/10.1093/molbev/msae003
日期：2024-02-19
