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遺傳育種案例展示

案例分析一(團隊成員發表)

豬脂肪和肌肉組織DNA甲基化圖譜

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

表觀遺傳因子,特別是DNA甲基化,在肥胖的發展中具有重要作用。本課題我們以豬為模型,研究了DNA甲基化與肥胖之間的關系,以探索脂肪沉積和肌肉生長的表觀遺傳學機制。

二、研究方法

1、取材:180個組織樣本

3個品種: 長白豬(精瘦型)、藏豬(野生型)、榮昌豬(肥胖型)

2個性別: 公豬、母豬

10種組織類型: 背膘上層、背膘下層、腹脂、大網膜、小網膜、板油、心包脂肪、肌間脂肪、背最長肌、腰大肌

樣本重復: 3/

2、測序:甲基化DNA免疫沉淀測序 (MeDIP-Seq)

基因表達芯片

3、驗證:RTq-PCR: 基因表達差異

4、功能:

三、研究結果

1) 基于甲基化圖譜,發現在染色體上分布規律一致,但在X染色體上雌性的甲基化比雄性的甲基化水平更高,揭示了X染色體的失活機制;

2) 發現了大量的肌肉及脂肪特異性的差異甲基化區間DMR;

3) DMR甲基化水平和基因表達的關聯分析揭示CpG含量比距離TSS的遠近對表達的調控更顯著;

4) 與人類肥胖有關的基因在不同肥胖狀態或者選擇性培育的豬品種之間存在甲基化差異;

四、研究結論

我們的研究為探索脂肪沉積和肌肉生長的表觀遺傳學機制提供了基礎,也有助于揭示豬的經濟性狀的分子基礎,有助于人工選擇的效率和生產出更健康的豬肉。

                 
 
          圖1.不同豬種的脂肪和肌肉組織的特征                                            圖2. 基因組區間特征性的DNA甲基化水平


       

        圖3. 啟動子區域肥胖相關基因和功能基因聚類實例                                                                圖4. 甲基化差異區域的全基因組分布

                        

圖5.豬脂肪和肌肉組織的染色體甲基化譜及其變異                               圖6. 啟動子區域肥胖相關基因和功能基因聚類實例



 

案例分析二

大豆馴化和改良過程中的DNA甲基化足跡

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

一、研究背景

除了遺傳變異外,表觀遺傳變異在決定各種生物學過程方面也起著重要作用。自然遺傳變異對作物馴化和改良的重要性已得到廣泛研究。然而,表觀遺傳變異在群體水平上對作物馴化的貢獻卻鮮有研究。為了解表觀遺傳學對作物馴化的影響,我們研究了大豆馴化與改良過程中DNA甲基化的變化。

二、研究方法

1、取材:3種大豆的頂芽組織

野生大豆(n=9)、地方品種(n=12)、栽培品種(n=24)

2、測序:全基因組甲基化測序(WGBS)

         轉錄組測序(RNA-Seq)

siRNA測序(siRNA-Seq)

DNA重測序(DNA-Seq)

3、驗證:

4、功能:

三、研究結果

1) 通過系統學分析野生大豆、地方品種和改良品種,鑒定了5412個甲基化差異區;

2) 這些DMR表現出不同于遺傳選擇區域的特征,尤其是它們具有更高的遺傳多樣性;

3) 關聯分析顯示只有22.54%DMR可由局部遺傳變異解釋;

4) KEGG富集分析發現有趣的現象,與任何遺傳變異無關的DMR相關的基因富集在碳水化合物代謝途徑。

四、研究結論

本研究為大豆不同品種間DNA甲基化提供了有價值的圖譜,并剖析了大豆馴化過程中DNA甲基化變異與遺傳變異的關系,從而拓展了大豆馴化與改良的認識。


         

               
                                 圖1. 樣本信息與甲基化測序                     圖2. 差異甲基化區(DMR)的檢測及其與DNA序列選擇區(DSR)的比較                       圖3. 不同胞嘧啶背景下DMR的特性


           

 


圖4. DMR與遺傳變異的局部關聯研究圖                                                                    5. 純馴化相關DMR重疊基因的KEGG富集分析


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