2025-04-07
Highlights
1.在水產領域中，病害頻發、生長效率低、種質退化等問題長期制約產業發展。轉錄組(zu)測序(xu)與(yu)全基因組(zu)甲(jia)基化（WGBS）的(de)聯合應用為解決這(zhe)些(xie)難題提供(gong)全新(xin)思路。
2.WGBS和轉錄組的強強聯合已被應用到水產領域的各個方向，如抗(kang)病育種(zhong)、生長調控、飼料(liao)優化、環(huan)境適應(ying)、性別分化等。
3.派森諾對轉錄組+WGBS聯合分析有完善分(fen)析(xi)流程，合作案例多多。
轉錄(lu)(lu)組(zu)測序(xu)（transcriptome sequencing）的(de)(de)研(yan)究(jiu)對象為(wei)(wei)組(zu)織細(xi)胞等在(zai)某一功能狀(zhuang)態(tai)下所能轉錄(lu)(lu)出來的(de)(de)轉錄(lu)(lu)產物的(de)(de)集(ji)合，可從整體水平研(yan)究(jiu)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)功能以及基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)結構，發(fa)現不同生(sheng)理或者病理狀(zhuang)態(tai)下細(xi)胞、組(zu)織或個體內差異表達(da)的(de)(de)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)。全(quan)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)測序(xu)（Whole Genome Bisulfite Sequencing，WGBS），可將基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)DNA中未發(fa)生(sheng)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)修(xiu)飾的(de)(de)胞嘧啶(ding)C轉化(hua)為(wei)(wei)尿嘧啶(ding)U，通過(guo)對處(chu)理后(hou)的(de)(de)DNA進(jin)行(xing)全(quan)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)測序(xu)，并(bing)與參考基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)進(jin)行(xing)比對，從基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)因(yin)組(zu)水平實現單堿基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)分辨率的(de)(de)、高精確度甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)水平分析。
病(bing)害頻發(fa)、生(sheng)長(chang)效率低、種質(zhi)退(tui)化(hua)等問題(ti)長(chang)期制約水(shui)(shui)產(chan)產(chan)業發(fa)展。而轉(zhuan)錄組測序與WGBS的(de)聯(lian)合應(ying)用，正(zheng)為(wei)解決這(zhe)些難題(ti)提供全新思路，成為(wei)破解水(shui)(shui)產(chan)基因奧(ao)秘的(de)“雙核武器”！通過聯(lian)合分(fen)析既能(neng)捕捉基因表達的(de)動態變化(hua)，又能(neng)揭示表觀遺傳調控的(de)奧(ao)秘，共同繪制出水(shui)(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)的(de) “生(sheng)命(ming)藍圖”，WGBS和轉(zhuan)錄組的(de)強強聯(lian)合已被(bei)應(ying)用到水(shui)(shui)產(chan)領域的(de)各個方向，如(ru)抗病(bing)育種、生(sheng)長(chang)調控、飼(si)料優化(hua)、環境適應(ying)、性別(bie)分(fen)化(hua)等。接(jie)下(xia)來跟(gen)小派(pai)一起來看(kan)看(kan)它是如(ru)何從基因表達和表觀遺傳雙維度(du)賦能(neng)水(shui)(shui)產(chan)研(yan)究吧！
一(yi)、抗病(bing)育種
傳統抗病(bing)育(yu)種依賴表型篩選，周期長且效率(lv)低(di)。借(jie)助轉錄(lu)組與(yu)(yu)WGBS測序(xu)，科研人員可快(kuai)速定(ding)位(wei)抗病(bing)相(xiang)關基(ji)(ji)因(yin)。例如，通過(guo)分析大菱鲆接種鮭氣(qi)單胞菌滅活疫(yi)苗后的WGBS與(yu)(yu)轉錄(lu)組數據，篩選出兩個免(mian)疫(yi)相(xiang)關基(ji)(ji)因(yin)：C5a過(guo)敏(min)毒素趨化受體1樣(C5ar1-Like)基(ji)(ji)因(yin)和嗜酸粒細胞過(guo)氧化物酶樣(EPX-Like)基(ji)(ji)因(yin)，并發現基(ji)(ji)因(yin)啟動(dong)子區(qu)的DNA甲(jia)基(ji)(ji)化水(shui)平通過(guo)抑制轉錄(lu)因(yin)子結合以影響基(ji)(ji)因(yin)轉錄(lu)活性(xing)，從而導致(zhi)基(ji)(ji)因(yin)表達水(shui)平變化，為(wei)抗病(bing)品系培育(yu)提(ti)供(gong)了(le)分子靶(ba)標(biao)（doi：10.3389/fimmu.2023.1124322）。
二、生長調控(kong)
雜(za)交育(yu)種(zhong)(zhong)(zhong)是提高(gao)水產動物生長性能的(de)重要手(shou)段，但雜(za)種(zhong)(zhong)(zhong)優(you)勢(shi)的(de)分子機(ji)制(zhi)長期(qi)不明。近期(qi)研究表明，DNA 甲(jia)基化在其中扮演關(guan)鍵角色(se)。例如，棕(zong)點石斑魚♀× 藍身大(da)斑石斑魚♂的(de)雜(za)交后代表現出(chu)父(fu)本(ben)偏向的(de)生長雜(za)種(zhong)(zhong)(zhong)優(you)勢(shi)，為解(jie)析(xi)(xi)雜(za)種(zhong)(zhong)(zhong)優(you)勢(shi)調控機(ji)制(zhi)提供(gong)(gong)了理想模型，通(tong)過整(zheng)合轉錄組(zu)與WGBS分析(xi)(xi)表明雜(za)交種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)基因組(zu) DNA 甲(jia)基化水平低于純(chun)種(zhong)(zhong)(zhong)親本(ben)，且(qie)上調的(de)基因多為低甲(jia)基化基因，并挖掘到了fasn 、 pparg 、 dgat1 等關(guan)鍵基因。這(zhe)一(yi)發現為解(jie)析(xi)(xi)雜(za)種(zhong)(zhong)(zhong)優(you)勢(shi)提供(gong)(gong)了新(xin)維度(du)，也為優(you)化雜(za)交育(yu)種(zhong)(zhong)(zhong)策略(lve)提供(gong)(gong)了理論支持（doi：10.3390/ijms25179740）。
三、環境適應
Multi- and Transgenerational Developmental Impairments Are Induced by Decabromodiphenyl Ethane (DBDPE) in Zebrafish Larvae
轉錄組(zu)+WGBS助力DBDPE誘導斑馬魚發育(yu)障礙機制研究
期刊(kan)：Environmental Science & Technology
研究背景
新(xin)型(xing)溴(xiu)化阻燃劑十溴(xiu)二苯乙(yi)烷(DBDPE)已成為一(yi)種普遍存在(zai)的(de)(de)(de)(de)新(xin)興(xing)污(wu)染物。因此，了解(jie)其(qi)長期毒(du)(du)性作用和(he)潛(qian)在(zai)機(ji)制對進(jin)一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)(de)健(jian)康風險評估至關重(zhong)要(yao)。在(zai)本(ben)研(yan)究(jiu)中，研(yan)究(jiu)了斑馬(ma)魚在(zai)環境相關濃(nong)度下的(de)(de)(de)(de)多(duo)代和(he)跨(kua)代暴露。未暴露的(de)(de)(de)(de)F2幼蟲(chong)畸(ji)形率(lv)顯著升高，存活率(lv)顯著下降，提示(shi)DBDPE具有跨(kua)代發育毒(du)(du)性。轉(zhuan)錄組和(he)DNA全(quan)基因組甲(jia)基化揭示(shi)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化譜證(zheng)實(shi)了F2幼蟲(chong)的(de)(de)(de)(de)易感性增加，并發現了糖(tang)脂(zhi)代謝、線粒體能量(liang)(liang)代謝和(he)神(shen)經(jing)發育的(de)(de)(de)(de)潛(qian)在(zai)破(po)壞。ATP生成等生化指標的(de)(de)(de)(de)變(bian)化證(zheng)實(shi)了能量(liang)(liang)代謝的(de)(de)(de)(de)紊(wen)亂，而神(shen)經(jing)遞質含量(liang)(liang)和(he)光-暗刺激(ji)行為的(de)(de)(de)(de)改(gai)變(bian)為斑馬(ma)魚的(de)(de)(de)(de)多(duo)代和(he)跨(kua)代神(shen)經(jing)毒(du)(du)性提供(gong)了進(jin)一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)(de)證(zheng)據。
技術路線
結 果
研究(jiu)結果(guo)證(zheng)實，DBDPE生(sheng)命周(zhou)期(qi)暴露(lu)會導致后代(dai)多代(dai)和(he)(he)跨代(dai)發(fa)育障礙，并(bing)增(zeng)加(jia)疾(ji)病(bing)易感性。此(ci)外，DBDPE暴露(lu)引發(fa)了(le)三(san)代(dai)表觀遺傳和(he)(he)基(ji)因表達譜(pu)的(de)(de)(de)變化。生(sheng)物信息學分(fen)析表明(ming)(ming)，與(yu)能量代(dai)謝和(he)(he)神(shen)經(jing)發(fa)育相關的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)明(ming)(ming)顯(xian)中(zhong)斷。此(ci)外，我們通過(guo)機器學習獲得(de)了(le)一系列轉錄(lu)和(he)(he)甲基(ji)化水平(ping)的(de)(de)(de)候(hou)(hou)選(xuan)(xuan)基(ji)因，這些候(hou)(hou)選(xuan)(xuan)基(ji)因涵蓋了(le)主(zhu)要(yao)受(shou)影響的(de)(de)(de)途徑，生(sheng)化指標、神(shen)經(jing)遞(di)質水平(ping)和(he)(he)運動行為結果(guo)都證(zheng)明(ming)(ming)了(le)該觀點。
分析(xi)結果圖
四、性別分化(hua)
5 mC modiffcation of steroid hormone biosynthesis-related genes orchestrates feminization of channel catffsh induced by high-temperature
WGBS和RNA-seq揭示溫(wen)度誘導(dao)的表觀(guan)遺(yi)傳調(diao)控對(dui)溝鯰性別分化(hua)的影響
期刊：Environmental Pollution
研(yan)究背景(jing)
溝(gou)鯰的(de)性(xing)(xing)(xing)別分(fen)化(hua)(hua)具有高度(du)可塑性(xing)(xing)(xing)，受環境因素(su)如溫(wen)度(du)、pH值(zhi)等影響，其中溫(wen)度(du)是最關(guan)(guan)鍵的(de)因素(su)。研究(jiu)表(biao)明(ming)，表(biao)觀遺(yi)傳調控在性(xing)(xing)(xing)別分(fen)化(hua)(hua)過(guo)程中扮演重要角色，基(ji)(ji)因組甲(jia)基(ji)(ji)化(hua)(hua)是性(xing)(xing)(xing)別逆轉的(de)關(guan)(guan)鍵因素(su)之(zhi)一，水(shui)溫(wen)變化(hua)(hua)導致的(de)甲(jia)基(ji)(ji)化(hua)(hua)對(dui)性(xing)(xing)(xing)腺逆轉有顯著影響。為了(le)解高溫(wen)環境對(dui)性(xing)(xing)(xing)逆轉機制的(de)影響，本研究(jiu)采用了(le)全基(ji)(ji)因組重亞(ya)硫酸鹽測序（WGBS）和(he)(he)RNA-seq來評估XY假雌性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)野生型雌性(xing)(xing)(xing)溝(gou)鯰之(zhi)間的(de)甲(jia)基(ji)(ji)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)和(he)(he)基(ji)(ji)因表(biao)達水(shui)平(ping)。這不(bu)僅有助(zhu)于理(li)解溫(wen)度(du)如何影響溝(gou)鯰的(de)性(xing)(xing)(xing)別決(jue)定(ding)和(he)(he)分(fen)化(hua)(hua)機制，也為深入探討硬骨魚類的(de)性(xing)(xing)(xing)別決(jue)定(ding)和(he)(he)分(fen)化(hua)(hua)機制提供了(le)重要線索。
技術路線
結 果
本研究(jiu)進行了全面的轉(zhuan)錄組和(he)WGBS分(fen)析(xi)，通過KEGG通路和(he)GO富(fu)集分(fen)析(xi)識別出野(ye)生型(xing)雌(ci)魚和(he)XY假雌(ci)魚間的差異(yi)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)基(ji)(ji)(ji)因(yin)，特(te)別強調了srd5a2基(ji)(ji)(ji)因(yin)內的多(duo)個差異(yi)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)位(wei)點。重復測試(shi)確認了XY假雌(ci)魚中(zhong)srd5a2有7個獨特(te)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)位(wei)點，其(qi)中(zhong)一個（16608174）能(neng)區分(fen)XY假雌(ci)魚與正常雌(ci)魚。盡管(guan)轉(zhuan)錄組分(fen)析(xi)未顯示這些基(ji)(ji)(ji)因(yin)在兩種(zhong)表(biao)型(xing)間表(biao)達(da)存在差異(yi)，但(dan)發現srd5a2的甲(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)可能(neng)抑制其(qi)表(biao)達(da)，減少睪(gao)酮合成而促進17β-雌(ci)二(er)醇生成，表(biao)明srd5a2在性別分(fen)化(hua)中(zhong)起著關鍵作用。
分析(xi)結果圖
