表觀遺傳與分子育種

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1、萬方數(shù)據(jù)江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)2011，23(6)：23—24ActaAgdculturaeJiangxi表觀遺傳與分子育種文戈1，一，田云1，方俊1”，盧向陽1，2(1．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410128；2．湖南省農(nóng)業(yè)生物工程研究所，湖南長(zhǎng)沙410128)摘要：表觀遺傳變異是一種不涉及DNA序列的改變但可以通過有絲分裂和(或)減數(shù)分裂實(shí)現(xiàn)代間傳遞的變異，主要包括組蛋白修飾、DNA甲基化和llliRNA。本文分別對(duì)這3種變異做了簡(jiǎn)單綜述，同時(shí)介紹了表觀遺傳學(xué)在分子育種上的應(yīng)用進(jìn)展。關(guān)鍵詞：表觀遺傳；DNA甲基化；組蛋白修飾；rniRNA；分子育種中

2、圖分類號(hào)：S330文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：100l一8581(2011)06—0023—02Epige眥ticIIeredityandMolecIllarBreemngWENGel，2，TIANYunl，F(xiàn)ANGJunl'2，LUXiang—yangl，2(1．CollegeofBiolo西calSeienceandTechnolo影，HunanA班culturalUniversity，Chan黟ha410128，China；2．InstituteofA鰣culturalBiolo西calEn舀neeringinHunaIlProvince，Chan鏟ha

3、410128，China)Abstract：Epi鼯neticheredityv耐ationisakindofv撕ationthatdoesnotrefertothechaJlgesofDNAsequencebutcanbetr趴s-ferredbetweengenemtionsbyIIlitosisaTld／orIIliosis，anditsvaIiationsmajnlvincludehistonemodi6cation，DNAmethylation，andrni—cmRNA．Inthisarticle，wesimplyreviewedthesetIl

4、reekindsofv秭ations，andalsointroducedthe印plicationpmgressofepigeneticheredityinmolecularbreeding．Keywords：Epigeneticheredity；DNAmeth了1ation；Histonemodification；MicroRNA；Molecularbreeding表觀遺傳學(xué)是研究生物表觀遺傳變異現(xiàn)象的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科，表觀遺傳變異是指在基因組DNA序列沒有發(fā)生改變的情況下，基因功能發(fā)生了可遺傳的變化，并最終導(dǎo)致了表型的變化。表觀遺傳并不符合經(jīng)典孟德爾

5、遺傳規(guī)律的核內(nèi)遺傳。我們可以這么認(rèn)為，基因組含有兩類遺傳信息，一類是傳統(tǒng)意義上的遺傳信息，即DNA序列提供的遺傳信息；另一類是表觀遺傳學(xué)信息，它提供了何時(shí)、何地、以何種方式應(yīng)用遺傳信息的指令。表觀遺傳學(xué)的研究?jī)?nèi)容主要涉及組蛋白修飾、DNA甲基化以及非編碼RNA調(diào)控。這3個(gè)方面各自影響特有的表觀遺傳現(xiàn)象，同時(shí)它們還相互作用，共同決定復(fù)雜的生物學(xué)過程。本文主要從這3個(gè)方面綜述了表觀遺傳學(xué)的相關(guān)知識(shí)以及與分子育種的密切聯(lián)系。1表觀遺傳學(xué)1．1組蛋白修飾組蛋白修飾是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，它是將DNA折疊形成染色質(zhì)的關(guān)鍵蛋白?；蛘１磉_(dá)除了需要相應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子

6、的誘導(dǎo)和啟動(dòng)子區(qū)處于低甲基化狀態(tài)外，還需要具備一個(gè)表觀遺傳學(xué)條件即組蛋白處于激活狀態(tài)。人們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)組蛋白具有進(jìn)化保守性，但它們并不是通常認(rèn)為的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。組蛋白在翻譯后的修飾中會(huì)發(fā)生改變，從而提供一種識(shí)別標(biāo)志，為其它蛋白與DNA的結(jié)合產(chǎn)生協(xié)同或拮抗效應(yīng)，它是一種動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)錄調(diào)控成分，稱為組蛋白密碼(histonecode)。這種常見的組蛋白外在修飾作用包括乙?；⒓谆?、磷酸化、泛素化、糖基化、ADP核糖基化、羧基化等等。在組蛋白的修飾中乙酰化、甲基化研究最多。乙?；揎棿蠖嘣诮M蛋白m的Lys9、14、18、23和H4的L兩、8、12、16等位點(diǎn)，甲基化修飾

7、主要在組蛋白H3和H4的賴氨酸和精氨酸兩類殘基上。因此，在全基因組范圍內(nèi)，DNA與組蛋白結(jié)合位點(diǎn)或DNA與其他蛋白結(jié)合位點(diǎn)的表觀遺傳信息的獲取對(duì)于理解轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的內(nèi)在機(jī)制非常重要。1．2DNA甲基化甲基化是調(diào)節(jié)基因組功能的重要手段，在動(dòng)物、植物中，C，G二核苷酸是DNA甲基化發(fā)生的主要位點(diǎn)。c，G常成簇存在，人們將基因組中富含C，G的一段DNA稱為C，G島(C，Gislalld)，長(zhǎng)度在1～2kb，c，G通常位于轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)附近。體內(nèi)甲基化狀態(tài)有3種：一是持續(xù)低的甲基化狀態(tài)，如持家基因；二是誘導(dǎo)的去甲基化狀態(tài)，如發(fā)育階段中的一些基因；三是高度甲基化狀態(tài)，如

8、女性的一條特異x染色體。DNA甲基化主要是通過DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶家