专题文章
基因组表达与环境之间的联系：表观遗传学
本文对欧盟可持续畜牧生产（SABRE）课题的子课题“通过最先进的基因组学实现可持续性动物育种”当中的表观遗传学研究进行了介绍。
表观遗传学指的是研究在DNA序列不变的前提下基因组功能当中发生的遗传力改变的科学。这些改变来源于跨越几次细胞分裂的基因组上分子标记的等位基因。表观遗传学研究的是环境因素改变基因表达的方式。
对动物育种的重要意义
通过控制基因组表达与环境之间的互相作用，表观遗传学标记可以在个体之间实现性状变异。理解表观遗传学改变基因表达的方式非常重要，这有助于充分利用性状的变异，建立更加可持续的、低投入的食品生产系统。
表观遗传学标记（例如DNA甲基化和组蛋白乙酰化）技术在高吞吐量分析当中的应用已经成熟，并且已经开始揭示出新的分子信息，可以作为大量的标记基因型数据的分子信息的补充。那些数据来自于参考动物群体，现在这样的数据正在被用来进行功能形状选育当中的分子遗传学遗传测定。通过解读环境效应，- 例如营养、气候以及卫生条件 - 对动物基因组表达的影响，表观遗传学让我们能够确定基因组和环境分别对表型形状变异构成的影响，从而帮助我们对动物个体管理进行优化，以便改善动物生产的环境影响与动物福利。
表型遗传学特征描述的研究
单细胞胚胎发育成为成年动物需要一套表型遗传学程序。个体之间DNA甲基化的变异可用来度量一个群体当中的表型遗传变异。SABRE探索了胚胎后期发育与母体环境之间的关系，以及早期表观遗传修饰与核重构之间的关系。
控制肠道功能的基因
配对的纯合双胞胎牛或克隆牛可作为研究遗传型完全相同的动物之间全局表观遗传变异的理想模型。对白细胞甲基DNA含量的测量显示，双胞胎基因型之间存在表观遗传变异，并且克隆基因型内部（相同基因型）的变异大于之间的变异，说明给定的基因组可以通过高度灵活的DNA甲基化来实现功能程序的调整，从而保障发育出健康的成年个体。大部分动物出生时都表现出高度甲基化的整体模式，这给人们提供了一种方式，可以研究表型遗传对复杂性状的变异的影响。
猪的表型遗传学
动物日粮添加甲基可以改变目标组织（肝、肌肉）DNA甲基化水平，从而影响表型遗传状态，并且影响与生长（胰岛素生长因子，IGF）有关的代谢途径的基因调节。由于对若干种这样的基因产生影响，这样的日粮喂妊娠母猪可以显著提高胚胎后期增长速度。
跨代遗传
如果公猪完全用相同的补充了甲基的日粮饲喂，再与对照母猪交配，它们的后代肌肉DNA甲基化水平就会比较高，相应地背膘厚也会比较厚。同时，肌肉、肝脏和肾脏当中mRNA水平也会存在区别，并且肩部和脂肪组织当中含量倾向于较高。这说明某些饲料诱导的父系表型突变传递了下去。
进一步在个体动物管理（日粮、断奶、配种条件）当中利用个体基因型-表型基因型相互作用之前，还需要寻找关于这种营养诱导的、基因组的表观修饰的软性的多代遗传的更多证据。
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2012年1月
