摘要
DNA甲基化作为重要的表观遗传学修饰，在脊椎动物中进行了广泛的研究。然而，近年来对DNA甲基化的深入研究表明，脊椎动物中DNA甲基化的模式和功能并不具有普适性。因此对无脊椎动物DNA甲基化的研究，对理解DNA甲基化的进化和功能具有重要意义。迄今为止，关于无脊椎动物DNA甲基化功能的研究主要集中在昆虫中，而对软体动物中DNA甲基化功能的研究还比较缺乏。 本论文以虾夷扇贝为研究对象，通过全基因组范围内的基因筛查、结构域鉴定和序列进化分析，发现虾夷扇贝基因组中含有三个DNMT家族基因PyDNMT1，PyDNMT2和PyDNMT3，一个TET家族基因PyTET。通过对虾夷扇贝性腺各时期的全基因组整体甲基化水平测定，结合PyDNMTs和PyTET在配子发生过程中的基因表达水平，提出在虾夷扇贝配子形成过程中，DNA去甲基化和DNA重新甲基化过程发生在性原细胞和性母细胞中。通过对虾夷扇贝早期发育各时期进行DNA甲基化水平测定，结合PyDNMTs和PyTET基因的表达模式，提出在虾夷扇贝囊胚时期，存在DNA甲基化模式重建的过程。 为了深入了解虾夷扇贝配子DNA甲基化模式，我们构建了精子和成熟卵WGBS文库。分析结果表明，虾夷扇贝的DNA甲基化主要类型为CG型，主要分布在基因的编码区、内含子和3’UTR区，在基因间区、启动子区和5’UTR区的DNA甲基化水平较低。对虾夷扇贝全基因组CpGo/e的分析和虾夷扇贝配子WGBS数据表明，虾夷扇贝基因可以分为两类，包括8607个高甲基化基因和13,308个低甲基化基因。这些基因的CpGo/e，基因长度和基因功能有明显差别，高甲基化基因含有较少的CpG位点，长度较长，主要是组织特异表达基因，发挥调控功能；非甲基化基因含有较多的CpG位点，长度较短，主要是管家基因，维持细胞活性。 对虾夷扇贝精子和成熟卵的DNA甲基化差异分析表明，精子的DNA甲基化水平高于成熟卵。精卵差异甲基化区域（DMR）分析发现，精子高甲基化基因富集在细胞骨架蛋白，成熟卵中高甲基化基因富集在信使RNA合成通路。此外，编码区DMR多为精子高甲基化，暗示了编码区DNA甲基化可能与内含子区DNA甲基化具有不同的功能。 通过构建三个虾夷扇贝杂交家系，对亲本的DNA重测序、成熟卵和子代早期发育各时期的RNASeq测序，我们鉴定了虾夷扇贝多细胞期，囊胚和原肠胚的印迹基因23个。通过对已发表的RNASeq数据对应个体进行DNA重测序，我们鉴定了成体各组织中的印迹基因54个。我们发现了软体动物中的基因组印迹现象，并指出印迹基因存在成簇分布的趋势，印迹基因与胚胎细胞分化和成体中应激作用相关。结合印迹基因簇和精卵DMR的相对位置，提出虾夷扇贝精卵DMR对印迹基因的影响范围约为300kb以内。 综上所述，本文探讨了虾夷扇贝DNA甲基化的形成、维持与去除的现象及其可能机制；对虾夷扇贝基因组DNA甲基化模式进行了描述，发现虾夷扇贝的基因存在两种DNA甲基化模式，DNA甲基化与基因表达存在正相关关系；鉴定了虾夷扇贝早期发育时期和成体各组织的印迹基因，探索了DNA甲基化在基因组印迹中的潜在作用。
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