表观遗传与分子育种

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1、万方数据江西农业学报2011，23(6)：23—24ActaAgdculturaeJiangxi表观遗传与分子育种文戈1，一，田云1，方俊1”，卢向阳1，2(1．湖南农业大学生物科学技术学院，湖南长沙410128；2．湖南省农业生物工程研究所，湖南长沙410128)摘要：表观遗传变异是一种不涉及DNA序列的改变但可以通过有丝分裂和(或)减数分裂实现代间传递的变异，主要包括组蛋白修饰、DNA甲基化和llliRNA。本文分别对这3种变异做了简单综述，同时介绍了表观遗传学在分子育种上的应用进展。关键词：表观遗传；DNA甲基化；组蛋白修饰；rniRNA；分子育种中

2、图分类号：S330文献标识码：A文章编号：100l一8581(2011)06—0023—02Epige眦ticIIeredityandMolecIllarBreemngWENGel，2，TIANYunl，FANGJunl'2，LUXiang—yangl，2(1．CollegeofBiolo西calSeienceandTechnolo影，HunanA班culturalUniversity，Chan黟ha410128，China；2．InstituteofA鲥culturalBiolo西calEn舀neeringinHunaIlProvince，Chan铲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表观遗传学是研究生物表观遗传变异现象的一门遗传学分支学科，表观遗传变异是指在基因组DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。表观遗传并不符合经典孟德尔

5、遗传规律的核内遗传。我们可以这么认为，基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA序列提供的遗传信息；另一类是表观遗传学信息，它提供了何时、何地、以何种方式应用遗传信息的指令。表观遗传学的研究内容主要涉及组蛋白修饰、DNA甲基化以及非编码RNA调控。这3个方面各自影响特有的表观遗传现象，同时它们还相互作用，共同决定复杂的生物学过程。本文主要从这3个方面综述了表观遗传学的相关知识以及与分子育种的密切联系。1表观遗传学1．1组蛋白修饰组蛋白修饰是真核生物染色体的基本结构蛋白，它是将DNA折叠形成染色质的关键蛋白。基因正常表达除了需要相应转录因子

6、的诱导和启动子区处于低甲基化状态外，还需要具备一个表观遗传学条件即组蛋白处于激活状态。人们在研究中发现组蛋白具有进化保守性，但它们并不是通常认为的静态结构。组蛋白在翻译后的修饰中会发生改变，从而提供一种识别标志，为其它蛋白与DNA的结合产生协同或拮抗效应，它是一种动态转录调控成分，称为组蛋白密码(histonecode)。这种常见的组蛋白外在修饰作用包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、ADP核糖基化、羧基化等等。在组蛋白的修饰中乙酰化、甲基化研究最多。乙酰化修饰大多在组蛋白m的Lys9、14、18、23和H4的L两、8、12、16等位点，甲基化修饰

7、主要在组蛋白H3和H4的赖氨酸和精氨酸两类残基上。因此，在全基因组范围内，DNA与组蛋白结合位点或DNA与其他蛋白结合位点的表观遗传信息的获取对于理解转录网络调控的内在机制非常重要。1．2DNA甲基化甲基化是调节基因组功能的重要手段，在动物、植物中，C，G二核苷酸是DNA甲基化发生的主要位点。c，G常成簇存在，人们将基因组中富含C，G的一段DNA称为C，G岛(C，Gislalld)，长度在1～2kb，c，G通常位于转录调控区附近。体内甲基化状态有3种：一是持续低的甲基化状态，如持家基因；二是诱导的去甲基化状态，如发育阶段中的一些基因；三是高度甲基化状态，如

8、女性的一条特异x染色体。DNA甲基化主要是通过DNA甲基化转移酶家