不同倍性泥鳅基因组DNA甲基化研究

多倍化是生物进化的重要方式，多倍化会造成基因组中大量功能基因的重复，生物体通过DNA甲基化等表观遗传修饰变异来调控多倍体基因表达，但目前相关研究主要集中在植物中。鱼类是脊椎动物的最大类群，其多倍体现象也非常普遍，鱼类多倍化后DNA甲基化修饰变化及其对基因表达的调控研究却非常有限。本项目以天然六倍体、四倍体与二倍体泥鳅为材料，采用高效液相色谱（HPLC）法分析不同倍性泥鳅是否在基因组整体甲基化水平上存在差异；然后建立适合于泥鳅基因组的甲基化敏感扩增多态性技术体系（MSAP），在全基因组水平检测二、四、六倍体泥鳅DNA甲基化修饰位点，分析多倍体与二倍体泥鳅甲基化水平差异及模式变化特征。在此基础上，探讨DNA甲基化对多倍体泥鳅基因的表达调控作用。本研究结果不仅为进一步开展鱼类多倍体进化中表观遗传调控机制研究奠定基础，还为揭示脊椎动物多倍化后重复基因的分子演化机制提供理论依据。

多倍化是生物进化的重要方式，多倍化会造成基因组中大量功能基因的重复，生物体通过DNA甲基化等表观遗传修饰变异来调控多倍体基因表达，但目前相关研究主要集中在植物中。鱼类是脊椎动物的最大类群，其多倍体现象也非常普遍，鱼类多倍化后DNA甲基化修饰变化及其对基因表达的调控研究却非常有限。本项目以野生二倍体、四倍体和六倍体泥鳅为材料，首先采用高效液相色谱法（HPLC）分析了不同倍性泥鳅是否在基因组整体甲基化水平上存在差异；然后建立适合于泥鳅基因组的甲基化敏感扩增多态性技术体系（MSAP），在全基因组水平检测二、四、六倍体泥鳅DNA甲基化修饰位点，分析多倍体与二倍体泥鳅甲基化水平差异及模式变化特征。HPLC检测结果显示，三个倍性泥鳅的肌肉和鳍条的5-mC水平相似，但显著高于肝脏的5-mC水平。倍性间比较显示，二倍体泥鳅的肌肉、鳍条和肝脏的甲基化水平均比四、六倍体高，表明5-mC水平差异不仅与倍性有关，而且与组织有关。取二、四、六倍体泥鳅的血液组织，提取基因组DNA，采用MseⅠ和HpaⅡ对其进行双酶切，建立适合于泥鳅基因组的甲基化敏感扩增多态性分析体系（MSAP），用该技术体系对二、四、六倍体泥鳅DNA序列中5'-CpCpGpG位点甲基化进行特异性扩增，在全基因组水平检测二、四、六倍体泥鳅DNA甲基化修饰位点，分析多倍体与对应二倍体泥鳅甲基化水平差异及模式变化特征。结果发现，由16对引物选扩得到的497个位点中，138个位点的甲基化模式发生了变化，占全部位点的27.77%。其中61个位点发生了去甲基化，占全部位点的12.27%；71个位点发生了超甲基化，占全部位点的14.29%；6个位点发生了次甲基化，占全部位点的1.21%。该结果表明，与二倍体泥鳅相比，多倍体泥鳅在总体甲基化水平、特殊位点甲基化水平以及甲基化模式上均发生了明显的变化。因此，DNA甲基化在调控多倍体鱼类重复基因的表达方面可能具有重要的作用。本研究结果不仅为进一步开展鱼类多倍体进化中表观遗传调控机制研究奠定基础，还为揭示脊椎动物多倍化后重复基因的分子演化机制提供了理论依据。