遺傳發育所在G蛋白提高水稻氮利用率的研究中取得進展

　　哺乳動物受精后由一個受精卵發育成一個完整的個體，DNA甲基化則是指導受精卵發育成早期胚胎、進而發育成完整個體的最重要表觀遺傳調控方式之一。中國科學院北京基因組研究所劉江團隊2013年揭示模式生物斑馬魚繼承父代精子的甲基化圖譜，但哺乳動物子代如何繼承表觀遺傳信息仍知之甚少。劉江團隊與南京大學黃行許團隊的近期合作研究結果，揭示了哺乳動物中子代如何繼承親代DNA甲基化圖譜的規律，更新了關于受精之后DNA甲基化圖譜重新編程的傳統認識，相關論文于2014年5月8日再次發表在國際著名學術期刊《細胞》上。

　　在北京基因組所核酸測序和高性能計算平臺的有力支撐下，劉江研究團隊在表觀信息遺傳規律方面取得了系列性成果。2013年他們以斑馬魚為研究模型，發現精子的DNA甲基化圖譜和卵子的甲基化圖譜有巨大的差別，子代中父源DNA穩定保持精子的甲基化圖譜、而母源DNA卻拋棄卵子的甲基化圖譜并完全轉變成精子的甲基化圖譜，最終父源和母源DNA都具有與精子一致的甲基化圖譜。哺乳動物受精后也需要使父源DNA和母源DNA具有一樣的DNA甲基化圖譜，但哺乳動物使用了與斑馬魚完全不同的機制。過去的研究發現父源和母源DNA都經歷全基因組水平的去甲基化過程，但認為父源DNA上的甲基化是通過生物酶的催化反應而去的甲基化，而母源DNA上的甲基化是通過DNA復制而被動的稀釋導致DNA的去甲基化；除此之外，過去的研究認為只有父源的DNA甲基化可以被氧化，而母源的DNA甲基化不會被氧化。劉江和黃行許團隊的研究發現，無論是父本還是母本來源的DNA都應該是通過生物酶的催化反應而去甲基化，并且發現了父源和母源的DNA都被氧化的重要過程。通過對哺乳動物和魚類的進化比較，劉江等進而推測提出哺乳動物全基因組特異的去甲基化過程導致了印記基因的產生，從而使胎盤類生殖方式的哺乳動物得以進化出來。換言之，表觀遺傳重新編程方式的進化，可能是產生胎盤生殖方式的哺乳動物的重要一環。

　　這些重要發現和理論突破，不僅改寫了該領域長久以來的傳統理論，而且將對生殖健康、進化生物學和發育生物學的研究具有重要意義。

　　此工作獲得了“973”計劃、中國科學院先導專項和自然基金委的資助。