中国农大新闻网讯 近日，动物科学技术学院俞英教授团队在国际知名学术期刊《Molecular Biology and Evolution》（《分子生物学与进化》）上在线发表研究论文《跨物种DNA甲基化比较为牛、绵羊和山羊复杂性状遗传机制提供新见解》（Cross-species comparative DNA methylation reveals novel insights into complex trait genetics among cattle, sheep and goats）。该研究从表观基因组进化角度，以胚胎三个胚层分化后的体组织（大脑、肝脏和骨骼肌）和精子作为代表性组织，揭示了反刍家畜DNA甲基化的进化特征，为深入阐释主要反刍家畜复杂性状的遗传机制提供了新的思路。

牛、绵羊和山羊是具有重要经济价值的农业反刍家畜，但其功能基因组注释信息仍然缺乏全面的注释，如何将功能基因组进化的生物学信息与反刍家畜复杂性状表型进行联系并应用于育种工作中也缺乏系统地研究。在众多表观遗传修饰因子中，DNA甲基化是修饰稳定且研究广泛的表观基因组标记之一，在基因表达调控、基因组印记、胚胎发育和物种进化等方面发挥着重要作用，因此，鉴定反刍家养动物的DNA甲基化特征并解析其在反刍家养动物进化中的调控机制，有望为家畜群体遗传改良提供重要的理论依据和新的策略。

该研究收集牛、绵羊和山羊三种重要农业反刍动物内、中、外胚层对应的代表性组织--肝脏、骨骼肌和大脑，以及精子细胞进行全基因组甲基化测序（WGBS）和转录组测序（RNA-seq），对物种间保守/牛特异的DNA甲基化区域进行了鉴定，并对反刍家畜的表观基因组进化特征进行了系统地解析。

图1 牛、山羊、绵羊等物种间DNA甲基化和基因表达进化特征分析

全基因组关联分析（GWAS）鉴定到大量与反刍家畜复杂性状相关的

遗传变异，但90%遗传变异是位于非编码区域，这些遗传变异如何发挥调控功能进而影响复杂性状表型的分子机制尚不清楚。该研究进一步整合多组学数据，包括来自牛的大规模QTLs和GWAS的结果进行整合分析，揭示利用物种间保守的DNA甲基化区域有助于阐释牛复杂性状遗传变异的调控功能；解析了牛复杂性状相关GWAS位点在物种间保守的DNA甲基化区域的分布特征，如CCDC157基因上存在调控奶牛女儿产犊难易性状相关的物种间保守的DNA低甲基化区域及相关SNPs。该研究从DNA甲基化标记为切入点，对三种主要反刍家畜复杂性状相关分子标记进行了鉴定，为反刍家畜复杂性状的遗传机制解析及精准选育提供了新的思路和方法。

图2 物种间保守的DNA甲基化区域有助于牛复杂性状遗传解析

中国农业大学动科学院俞英教授、丹麦奥胡斯大学/英国爱丁堡大学助理教授房灵昭博士为共同通讯作者，中国农业大学动科学院动物遗传育种系博士后陈思倩、中国农业大学博士石少磊（已毕业）和刘姝丽（现西湖大学助理研究员）为共同第一作者，动科学院刘剑锋教授、王雅春教授、丁向东教授、张胜利教授（已故）、全国畜牧总站刘刚博士、云南楚雄师范学院亐开兴研究员给予了大力支持和帮助。该研究得到了“十四五”国家重点研发计划项目（2021YFD1200903）、国家自然科学基金中巴国际（地区）合作与交流项目（31961143009）、国家自然科学基金面上项目（32302706, 32072718）、国家现代农业产业技术体系（CARS-36）等项目的资助。

文章链接： https://doi.org/10.1093/molbev/msae003

供稿：动物科学技术学院

供图：动物科学技术学院

编辑：刘铮

责编：范晨辉