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牛克隆胚发育相关基因启动子区DNA甲基化模式比较研究

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文摘

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缩略词表(Abbreviations)

1 牛胚胎发育相关基因DNA甲基化研究进展

1.1 DNA甲基化研究进展

1.1.1 DNA甲基化

1.1.2 DNA甲基化作用机理

1.1.3 DNA甲基化研究方法

1.1.4 DNA甲基化与胚胎发育研究

1.2 牛克隆胚和体外受精胚研究进展

1.2.1 牛克隆胚研究现状及问题

1.2.2 牛体外受精胚研究现状及问题

1.3 相关基因与胚胎发育研究

1.3.1 OCT4基因

1.3.2 Nanog基因

2 试验目的与意义

2.1 试验内容

2.2 试验目的及意义

3 试验材料和方法

3.1 试验材料

3.2 主要仪器与设备

3.3 主要试剂盒

3.4 常用试剂及配制

3.5 主要的生物信息学网站及分析软件

3.6 胚胎DNA的提取

3.6.1 胚胎基因组DNA的提取步骤

3.6.2 亚硫酸氢盐修饰基因组DNA

3.6.3 PCR扩增目的片段

3.6.4 琼脂糖凝胶电泳检测

3.6.5 PCR产物的纯化与回收

3.6.6 目的片段与T载体连接

3.6.7 阳性转化子测序

3.6.8 甲基化分析

3.6.9 统计分析

3.7 胚胎RNA的提取

3.7.1 试验步骤

3.7.2 cDNA第一条的链的合成

3.7.3 实时荧光定量PCR反应

4 结果与分析

4.1 OCT4基因

4.1.1 OCT4基因启动子区CpG岛的相关信息

4.1.2 OCT4基因启动子区PCR扩增结果

4.1.3 OCT4基因启动子在不同时期死亡的克隆胚的甲基化分析

4.1.4 OCT4基因启动子在不同时期死亡的体外受精胚的甲基化分析

4.2 Nanog基因

4.2.1 Nanog基因启动子CpG岛的相关信息

4.2.2 Nanog基因启动子区PCR扩增结果

4.2.3 Nanog基因启动子在不同时期死亡的克隆胚的甲基化分析

4.2.4 Nanog基因启动子在不同时期死亡的体外受精胚的甲基化分析

4.3 定量结果

5 讨论

5.1 牛胚胎基因组DNA提取方法分析

5.2 OCT4、Nanog基因启动子在牛早期死亡胚胎的甲基化模式

5.3 定量结果分析

6 总结

6.1 研究小结

6.2 研究创新

6.3 研究不足

参考文献

附录

致谢

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摘要

胚胎发育是精卵结合表观重编程的过程,DNA甲基化是表观重编程修饰的一种主要形式,参与细胞的多种生理活动。DNA甲基化可使参与胚胎发育的基因有序表达,维持胚胎的正常发育。
   牛是单胎动物,为提高牛的繁殖力,更多地采用体外培养的方式获得牛早期胚胎,然后进行移植。但由于各种原因,体外胚易发生早期死亡,其成活率远低于体内胚,对畜牧业生产造成一定的损失。
   目前已证实异常的DNA甲基化导致胚胎发育失败,因此本文从早期胚胎死亡角度出发,采用亚硫酸氢盐测序法,研究与牛早期胚胎发育相关基因OCT4、Nanog启动子区的甲基化,以揭示与胚胎发育相关基因的甲基化模式,推测克隆胚发育失败的原因,进而预测早期胚胎死亡的可能信号,提高体外胚的成活率,指导实验室生产。研究结果如下:
   1.本试验以牛的孤雌胚胎为材料,探讨获得高浓度胚胎基因组DNA的方法。结果表明:首先使用蛋白酶K除去透明带,然后用本试验方法可以获得浓度相对高的基因组DNA。
   2.检测了OCT4基因在不同时期死亡胚胎的甲基化模式。结果表明OCT4基因在2-细胞、4-细胞、8-16细胞和桑葚胚阶段死亡的克隆胚的甲基化水平分别为90.50%、90.00%、92.30%、77.70%,在体外受精胚的2-细胞、4-细胞、8-16细胞、桑葚胚阶段死亡的甲基化水平分别为87.80%、81.10%、88,50%、70.60%。表明OCT4基因启动子在早期死亡胚的甲基化水平较高,且在克隆胚的甲基化水平高于体外受精胚的甲基化水平,但克隆胚和体外受精胚各阶段甲基化差异不显著(P>0.05);同时克隆胚和体外受精胚OCT4的甲基化水平从8-16细胞到桑葚胚呈下降趋势。
   3.检测了Nanog基因在不同时期死亡胚胎的甲基化模式。研究表明Nanog在克隆胚的2-细胞、4-细胞、8-16细胞和桑葚胚阶段死亡的甲基化水平分别为46.15%、42.31%、48.46%、53.85%,在体外受精胚的2-细胞、4-细胞、8-16细胞、桑葚胚阶段死亡的甲基化水平分别为63.85%、56.92%、69.23%、53.07%。表明Nanog基因启动子在早期死亡的体外受精胚的甲基化水平较克隆胚的高;在早期死亡的克隆胚中,Nanog甲基化水平从8-16细胞到桑葚胚时上升,而在体外受精胚则下降。同时Nanog启动子在体外受精胚的甲基化水平高于克隆胚。
   4.总的来说,早期死亡胚中,OCT4基因启动子的甲基化高于Nanog的,推测可能由于OCT4异常的甲基化使Nanog发生异常甲基化,二者异常的甲基化可能导致早期胚胎的死亡。
   5.对甲基化水平存在差异的阶段进行定量分析。结果表明:不论何种方式获得的早期死亡的胚胎,其OCT4的表达量高于Nanog,且只在桑葚胚时期检测到少量Nanog的表达。推测可能由于OCT4的过度表达限制了Nanog的表达。
   6.结合以上推测2-细胞阶段可能是早期胚胎死亡的信号,因此可考虑体外培养时加入一定浓度的抑制剂以提高体外成活率。

著录项

  • 作者

    申艳丽;

  • 作者单位

    华中农业大学;

  • 授予单位 华中农业大学;
  • 学科 动物遗传育种与繁殖
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 陈世林,杨利国;
  • 年度 2012
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 S823.36;
  • 关键词

    孤雌胚; 体外受精胚; 牛克隆胚; DNA甲基化;

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