昆蟲DNA甲基化研究進(jìn)展

張 淼， 史新月， 董 娜， 于志軍， 劉敬澤

(河北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050024)

DNA甲基化是表觀遺傳學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容和前沿?zé)狳c(diǎn)，在生物的生長(zhǎng)發(fā)育及環(huán)境響應(yīng)過程中發(fā)揮著重要作用.其主要通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，將S-腺苷甲硫氨酸的甲基轉(zhuǎn)移到特定堿基上實(shí)現(xiàn)化學(xué)修飾，發(fā)生位點(diǎn)包括腺嘌呤的N-6位、胞嘧啶的N-4位、鳥嘌呤的N-7位或胞嘧啶的C-5位等[1].該過程可導(dǎo)致基因沉默、組蛋白修飾和磷酸化，某些情況下還可能導(dǎo)致基因激活[2].越來(lái)越多的證據(jù)表明，DNA甲基化與許多生物過程密切相關(guān)[3-5].如在結(jié)直腸癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)大量異常的甲基化基因，這些基因的非啟動(dòng)子區(qū)域甲基化水平總體較低，啟動(dòng)子區(qū)域甲基化程度明顯較高[6].研究表明，若癌基因的甲基化水平降低或去甲基化可激活其基因表達(dá)或?qū)е氯旧w空間的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；若抑癌基因甲基化水平升高則使其表達(dá)下調(diào)或?qū)е翫NA損傷修復(fù)受抑制，進(jìn)而對(duì)細(xì)胞周期或細(xì)胞凋亡等生物學(xué)過程產(chǎn)生明顯影響[1].

DNA甲基化在轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)座元件失活和基因組印記等過程中發(fā)揮重要作用[7-9]，其通過基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控參與許多基本的生物過程，并可調(diào)控生物對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)[9].研究表明，DNA甲基化水平與熱應(yīng)激、冷應(yīng)激和光照等環(huán)境因素密切相關(guān)[10-11]，不同個(gè)體的DNA甲基化差異可引起表型變異，進(jìn)而適應(yīng)不同的環(huán)境[12-16].

昆蟲綱是節(jié)肢動(dòng)物門乃至動(dòng)物界最大的類群，其形態(tài)復(fù)雜，具有變態(tài)發(fā)育等特有生理過程.DNA甲基化可調(diào)節(jié)昆蟲胚胎發(fā)育、參與基因印記、調(diào)控級(jí)型和翅型分化、影響性別決定和介入抗藥性形成等[17]，如DNA甲基化在蜜蜂分化為工蜂和蜂王的過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，將剛孵化的蜜蜂幼蟲DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3基因沉默后，幼蟲可發(fā)育為蜂王[18-19].不同飼養(yǎng)方式導(dǎo)致的散居和群居型的飛蝗Locustamigratoria，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶 1(DNMT1)、DNA甲基轉(zhuǎn)移酶2(DNMT2)和DNA甲基結(jié)合蛋白存在顯著的表達(dá)差異[20].白背飛虱SogatellafurciferaDNA甲基化的含量影響翅發(fā)育，短翅型的DNA甲基化含量(5.81 %)高于長(zhǎng)翅型(2.40 %)[21].隨著現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)DNA甲基化在昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育及環(huán)境脅迫響應(yīng)等過程中的功能及調(diào)控機(jī)制的研究越來(lái)越深入.

1 昆蟲DNA甲基轉(zhuǎn)移酶

DNA甲基化一般發(fā)生在真核基因組的胞嘧啶殘基上，通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)將其轉(zhuǎn)化為5-甲基胞嘧啶(5-mC).哺乳動(dòng)物具有完善的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)，包括DNMT1,DNMT2和3個(gè)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3(DNMT3A，DNMT3B和DNMT3L)，而昆蟲DNA甲基轉(zhuǎn)移酶僅包括DNMT1,DNMT2,DNMT3A和DNMT3B，目前尚未發(fā)現(xiàn)DNMT3L[22].其中DNMT1為維持性甲基化酶，主要維持先前建立的甲基化模式[23]；DNMT3為從頭合成甲基化酶，即通過從頭合成方式建立新的DNA甲基化[24]；而DNMT2家族為RNA甲基轉(zhuǎn)移酶，具有較弱的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶活性[23-25].

1.1 昆蟲DNMTs的種類

昆蟲DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的類型及數(shù)量因物種不同而有差異[26].最早是在西方蜜蜂Apismellifera中鑒定到DNMTs(DNMT1，DNMT2和DNMT3)，在黑腹果蠅Drosophilamelanogaster中沒有鑒定到DNMT1和DNMT3[27]，在飛蝗Locustamigratoria中鑒定到DNMT1，DNMT2和DNMT3.家蠶Bombyxmori的BM-DNMT1基因保留了維持甲基化的功能，但他對(duì)金屬離子的敏感性不同于哺乳動(dòng)物DNMT1[22].家蠶、沙漠蝗Schistocercagregaria和赤擬谷盜Triboliumcastaneum等也只存在DNMT1和DNMT2，未鑒定到DNMT3基因[28]，因此推測(cè)家蠶和沙漠蝗的甲基化形成和維持機(jī)制有可能不同于哺乳動(dòng)物，其DNMT1可能綜合了哺乳動(dòng)物DNMT1和DNMT3的功能[11].

對(duì)不同昆蟲的DNMTs的種類及數(shù)量進(jìn)行綜合比較發(fā)現(xiàn)，除造紙胡蜂Polistesdominula和多胚跳小蜂Copidosomafloridanum外，大多數(shù)的膜翅目和全部的半翅目昆蟲都有一套完整的DNA甲基化酶體系(DNMT1，DNMT2和DNMT3)；而在鱗翅目和鞘翅目昆蟲中均沒有發(fā)現(xiàn)DNMT3；雙翅目昆蟲中只發(fā)現(xiàn)了DNMT2，直翅目昆蟲中均檢測(cè)到了DNMT1和DNMT2(表1).

表1 不同昆蟲DNMTs的種類及數(shù)量

昆蟲DNMTs的結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性.與人的DNMT1相比，在家蠶和蜜蜂中鑒定到的DNMT1的C-端結(jié)構(gòu)相對(duì)保守，而N-端結(jié)構(gòu)則存在差異[29].人DNMT1的C-末端催化結(jié)構(gòu)為6個(gè)保守的DNA結(jié)合活性基序(motifⅠ，motifⅣ，motifⅥ，motifⅧ，motifⅨ，motifⅩ).其中有2個(gè)DNA結(jié)合活性基序(motifⅠ和motifⅩ)折疊構(gòu)成S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine，SAM)結(jié)合位點(diǎn)；存在于motifⅣ中的脯氨酸和半胱氨酸，可提供甲醇基輔助DNMT1的C-端催化作用[30-31]；人DNMT1的N-末端具有參與細(xì)胞內(nèi)定位、催化活性調(diào)節(jié)等功能，其結(jié)構(gòu)包括可結(jié)合DNA甲基化相關(guān)蛋白(DMAP1)的帶電結(jié)構(gòu)域、核定位信號(hào)(nuclear localization signal，NLS)、增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)結(jié)合位點(diǎn)、復(fù)制焦點(diǎn)靶向區(qū)域(replication focus targeting sequence，RFTS)、鋅離子結(jié)合域CXXC以及2個(gè)運(yùn)送DNMT1至復(fù)制叉的Polybromo結(jié)構(gòu)域鄰近溴代同源結(jié)構(gòu)域(bromo adjacent homoloy，BAH)[32-36].在昆蟲中，其DNMT1的N-末端結(jié)構(gòu)無(wú)DMAP1和PCNA結(jié)合位點(diǎn)以及核定位信號(hào)，表明其可能與人DNMT1的作用模式不同[37].與DNMT1相比，DNMT2的C-末端催化區(qū)域更為保守，且其N-末端缺乏可變結(jié)構(gòu)區(qū)域[38].昆蟲的DNMT2在氨基酸長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)分布位置都與人的DNMT2最為接近，但研究發(fā)現(xiàn)果蠅DNMT2在C-末端motifⅧ的位置缺乏可結(jié)合DNA和SAM的延伸結(jié)構(gòu)[38].

與DNMT1和DNMT2相比，昆蟲DNMT3的研究尚不深入.不同昆蟲的DNMT3僅C-端的催化區(qū)域相對(duì)保守，其他區(qū)域差異較大[37].昆蟲絕大多數(shù)單拷貝的DNMT3僅存在脯氨酸-色氨酸-色氨酸-脯氨酸(proline tryptophan tryptophan proline，PWWP)結(jié)構(gòu)域，而且僅在少數(shù)昆蟲的DNMT3A中發(fā)現(xiàn)了鋅離子結(jié)合域CXXC(ZnD)[31].

1.2 昆蟲DNMTs的功能

昆蟲DNMTs的功能與植物和哺乳動(dòng)物存在差異.哺乳動(dòng)物的甲基化主要發(fā)生在CG二核苷酸上，并且由DNMTl和DNMT3A/B催化完成[39]；植物的DNA甲基化在CG和非CG上都有可能發(fā)生，并且由DNMT3A/B的同源蛋白DRMl/2和植物特有的甲基轉(zhuǎn)移酶CMT3催化非CG甲基化，而DNMT1的同源蛋白MET1可維持CG甲基化[40].昆蟲DNMTs與哺乳動(dòng)物的功能差異主要體現(xiàn)在DNMT2和DNMT3，如果蠅DmDNMT2基因的過量表達(dá)可延長(zhǎng)果蠅生命周期，因此推測(cè)其可能與保證果蠅正常的生命周期有關(guān)[41]，哺乳動(dòng)物DNMT2又稱天冬氨酸t(yī)RNA甲基轉(zhuǎn)移酶1，與tRNA的甲基修飾密切相關(guān)[42].蜜蜂DNMT3被抑制時(shí)，其卵和一齡幼蟲傾向于發(fā)育成蜂王，還會(huì)導(dǎo)致參與攝食的重要基因dynactinp62的CG甲基化水平改變，因此DNMT3可能在蜜蜂營(yíng)養(yǎng)控制等級(jí)分化過程中發(fā)揮作用[43].意大利蜜蜂Apismellifera的DNMT3可調(diào)節(jié)基因表達(dá)和選擇性剪接.飛蝗的DNMT3則參與了散居型和群居型的行為轉(zhuǎn)變[44].

DNMT1在昆蟲性腺發(fā)生和后代存活中發(fā)揮重要作用[45-46].家蠶丟失了DNMT3的同源基因，而DNMT1優(yōu)先作用于半甲基化的DNA[47]，表明DNMT1在家蠶中主要作為維持性甲基化酶發(fā)揮作用，盡管推測(cè)其可能在從頭合成甲基化中也起輔助作用[48].地中海煙粉虱Bemisiatabaci的DNMT1和DNMT3則與熱應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)[49].

2 昆蟲DNA甲基化模式和水平

在生物體內(nèi)，DNA甲基化主要發(fā)生在3種位點(diǎn)，分別是對(duì)稱的CpG和CHG位點(diǎn)以及非對(duì)稱的CHH位點(diǎn)(H=C，T或A)[50].植物DNA甲基化主要發(fā)生在核基因組中近著絲粒區(qū)域的轉(zhuǎn)座子、重復(fù)序列、基因間隔區(qū)和基因主體等區(qū)域的CpG,CHG和CHH位點(diǎn)[51].脊椎動(dòng)物DNA甲基化是一種全局性的甲基化模式，即在整個(gè)基因組中都會(huì)發(fā)生[52].與脊椎動(dòng)物不同，許多無(wú)脊椎動(dòng)物基因組中的甲基化和非甲基化DNA近乎等量，且呈鑲嵌分布[52].昆蟲的甲基化分布在整個(gè)基因組中，但主要集中在昆蟲保守基因區(qū)(內(nèi)含子和外顯子)[53]，且偏好發(fā)生于看家基因、序列保守基因及編碼基因[54-55]，進(jìn)而使昆蟲廣泛表達(dá)的基因甲基化程度明顯高于特異性表達(dá)的基因[20].多數(shù)昆蟲甲基化主要發(fā)生在CpG位點(diǎn)，如家蠶CpG甲基化在基因區(qū)中最為豐富，而轉(zhuǎn)座子和啟動(dòng)子沒有檢測(cè)到甲基化[40].在沙漠蝗重復(fù)的rDNA和轉(zhuǎn)座子序列中均檢測(cè)到DNA甲基化，且群居和散居蝗蟲神經(jīng)中樞的甲基化程度存在明顯差異[55].果蠅的甲基化主要發(fā)生在CpT和CpA處，但其早期基因表達(dá)并不通過DNA甲基化調(diào)控，而是受順式調(diào)控元件、非編碼RNA和miRNA以及包括多梳蛋白(pcG)和三胸蛋白復(fù)合體(trxG)在內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子控制[56].

昆蟲全基因組水平的甲基化程度遠(yuǎn)低于哺乳動(dòng)物，目前大多數(shù)昆蟲的胞嘧啶甲基化水平約為0～1 %，哺乳動(dòng)物和鳥類的甲基化水平為3 %～10 %，魚類和兩棲動(dòng)物的甲基化水平約為10 %，植物的DNA甲基化水平高達(dá)50 %[22].極少數(shù)昆蟲可能不存在DNA甲基化，如赤擬谷盜成蟲；果蠅DNA甲基化只發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期階段，整個(gè)基因組的胞嘧啶甲基化水平不到1 %；意大利蜜蜂的胞嘧啶甲基化水平約為0.8 %[28]；約0.11 %的家蠶DNA發(fā)生甲基化[57]；佛羅里達(dá)弓背蟻Camponotusfloridanus的基因甲基化率為0.14 %～0.16 %，印度跳蟻Harpegnathossaltator的基因甲基化率為0.11 %～0.12 %[49]；麗蠅蛹集金小蜂Nasoniavitripennis雌成蟲胞嘧啶甲基化率為0.18 %[46]；沙漠蝗成蟲的腦和后胸神經(jīng)節(jié)胞嘧啶甲基化率分別為1.3 %和1.4 %[45].到目前為止，甘藍(lán)夜蛾Mamestrabrassicae幼蟲和成蟲組織甲基化水平最高，約為10 %[22].雖然昆蟲的DNA甲基化水平遠(yuǎn)低于哺乳動(dòng)物和植物，但越來(lái)越多的研究表明，DNA甲基化在昆蟲中發(fā)揮著非常重要的作用[49].

3 昆蟲DNA甲基化的作用及調(diào)控

昆蟲DNA甲基化參與調(diào)控胚胎發(fā)育、基因組印記、性別決定、表型可塑性、等級(jí)分化、社會(huì)行為、滯育和殺蟲劑抗性等多種生物學(xué)過程.

DNA甲基化在昆蟲胚胎發(fā)育過程中發(fā)揮作用，如家蠶BmDNMTs在胚胎發(fā)育過程中尤其是在胚胎早期表達(dá)量相對(duì)較高；在經(jīng)鹽酸處理導(dǎo)致滯育終止的家蠶卵中，BmDNMTs表達(dá)水平顯著升高[58].通過KEGG分析表明，甲基化可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、代謝、凋亡和磷酸化參與調(diào)控家蠶胚胎發(fā)育[59].通過對(duì)G2/M期特異性E3泛素蛋白連接酶(G2E3)進(jìn)行分析，表明基因甲基化后，磷酸化途徑被激活，從而促進(jìn)胚胎信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、物質(zhì)合成等胚胎發(fā)育過程中的關(guān)鍵活動(dòng)，推測(cè)高甲基化與胚胎滯育有關(guān)，并可能通過抑制細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡來(lái)調(diào)節(jié).這些發(fā)現(xiàn)將有助于揭示在昆蟲早期胚胎發(fā)育和昆蟲滯育過程中DNA甲基化和基因表達(dá)之間的潛在聯(lián)系.

DNA甲基化參與昆蟲的表型可塑性.在生物體不同發(fā)育階段，DNA甲基化存在很大差異，會(huì)對(duì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄表達(dá)產(chǎn)生影響，從而影響其表型[60].對(duì)于昆蟲來(lái)說，DNA甲基化可能會(huì)影響其翅型分化、等級(jí)分化等重要表型.如不同翅型的白背飛虱的DNA甲基化程度存在差異，表明 DNA甲基化可能參與調(diào)控其翅型分化[21].表觀遺傳機(jī)制被認(rèn)為是生物體連接基因和環(huán)境的橋梁[61].營(yíng)養(yǎng)是導(dǎo)致蜜蜂等級(jí)分化的關(guān)鍵因素[43,61].如蜜蜂的DNMT3基因被沉默后，通常會(huì)誘導(dǎo)工蜂發(fā)育為蜂王或蜂王樣成蟲，證明DNA甲基化在蜜蜂等級(jí)分化中具有重要作用[43]，也進(jìn)一步證明幼蟲階段是等級(jí)分化的關(guān)鍵期[62].同時(shí)甲基化差異可導(dǎo)致保幼激素(JH)響應(yīng)基因的差異表達(dá)，從而影響更多基因表達(dá)[63]，進(jìn)而導(dǎo)致等級(jí)分化[64].

DNA甲基化在基因組印記中也發(fā)揮重要作用.基因組印記是表觀遺傳修飾的重要形式，可導(dǎo)致基因或染色體區(qū)域的改變[65].在高度社會(huì)化的二倍體有性生殖昆蟲中，其基因組中來(lái)自父源和母源的基因之間存在著潛在沖突，其來(lái)源就是基因印記并涉及DNA的甲基化.在完全群居的膜翅目昆蟲，基因印記在機(jī)體父源基因表達(dá)過程中發(fā)揮了重要的作用[66-67].

DNA甲基化在調(diào)控昆蟲性二型過程中發(fā)揮作用.如對(duì)桃蚜Myzuspersicae全基因組甲基化模式的研究發(fā)現(xiàn)，雄性和無(wú)性雌性之間存在差異基因表達(dá)，且CPG甲基化是桃蚜DNA甲基化的主要形式，與其他昆蟲不同的是，在基因外顯子的3′端甲基化程度較高.結(jié)果顯示與無(wú)性繁殖的雌性蚜蟲相比，雄性的甲基化程度顯著降低，但值得注意的是，雄性的X染色體基因高度甲基化.鑒于甲基化基因在性別間的表達(dá)有顯著差異，Mathers等[68]認(rèn)為性別偏向基因的差異甲基化在蚜蟲性別分化中起作用.此外，在歐洲熊蜂Bombusimpatiens、桔粉介殼蟲Planococcuscitri、印度跳蟻和佛羅里達(dá)弓背蟻等昆蟲中均發(fā)現(xiàn)DNA甲基化模式在雌、雄成蟲間存在明顯不同[21,69-70]，也表明DNA甲基化可能參與性別分化的調(diào)控.

在社會(huì)性昆蟲中，DNA甲基化的模式會(huì)對(duì)其行為可塑性和社會(huì)行為產(chǎn)生一定影響，尤其在膜翅目(螞蟻、蜜蜂、黃蜂和葉蜂)中更為突出[71-72].蜜蜂是典型的社會(huì)性昆蟲，工蜂和蜂王雖然都是經(jīng)受精卵發(fā)育而來(lái)，發(fā)育的最終方向卻有所不同.研究發(fā)現(xiàn)蜂王與工蜂的甲基化模式有很大不同，因此其分化可能是通過特定的DNA甲基化改變實(shí)現(xiàn)的.此外，同一蜂巢蜜蜂的分工不同，其DNA甲基化模式也有區(qū)別，如采蜜蜂和保育蜂的DNA甲基化模式存在差異[73].造紙胡蜂作為相對(duì)較為原始的社會(huì)性昆蟲，在其基因組內(nèi)也發(fā)現(xiàn)存在與其等級(jí)分化相關(guān)的特異性甲基化DNA[74].

DNA甲基化參與昆蟲的免疫應(yīng)答過程.用氮胞苷或地西他濱藥理清除白紋伊蚊Aedesalbopictus的甲基組，蚊子表型無(wú)明顯變化，但出現(xiàn)與應(yīng)對(duì)寄生蟲攻擊相似的轉(zhuǎn)錄變化.這種變化具特異性，可導(dǎo)致蚊子感染負(fù)荷降低，表明DNA甲基化可能是影響其媒介能力的關(guān)鍵因素[75].家蠶感染胞質(zhì)多角體病毒(BmCPV)后，其中腸和脂肪體中分別存在27個(gè)基因的差異表達(dá)和差異甲基化，且在被感染的中腸中，G2/M期特異性E3泛素蛋白連接酶樣基因低甲基化，表明DNA甲基化可能在家蠶宿主與病毒的相互作用中起作用[76].

4 昆蟲DNA甲基化的研究方法

隨著基因芯片和高通量測(cè)序技術(shù)廣泛應(yīng)用，DNA甲基化的研究方法得到了快速發(fā)展，為表觀遺傳研究提供了更為有效的手段[77].目前，昆蟲DNA甲基化研究主要通過2種方式進(jìn)行.一是生物信息學(xué)預(yù)測(cè)，CpG O/E 密度圖已成為當(dāng)前預(yù)測(cè)昆蟲中有無(wú)DNA甲基化存在的主要依據(jù)[37].基因序列CpG位點(diǎn)的甲基化水平可通過CpG O/E值(標(biāo)準(zhǔn)化的CpG含量)預(yù)測(cè)，主要利用序列中CpG的頻率與C和G頻率乘積的比值進(jìn)行計(jì)算[37].根據(jù)該物種基因組中所有基因的CpG O/E 值進(jìn)行聚類所繪制的密度圖[52]可對(duì)其基因組DNA甲基化的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)[5,31,54].二是實(shí)驗(yàn)研究，大致可分為3類[37]：1) 甲基化特異限制性內(nèi)切酶法，(methylation specific restriction enzyme assays，MSRE)主要利用對(duì)識(shí)別位點(diǎn)甲基化敏感性不同的限制性內(nèi)切酶進(jìn)行酶切，對(duì)基因的DNA甲基化程度做出初步判斷[78]；2) 甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性技術(shù)(methylation sensitive amplified polymorphism，MSAP)，利用HpaII+EcoRI 和MspI+EcoRI 兩組酶，對(duì)基因組DNA同時(shí)進(jìn)行雙酶切，從而把這個(gè)位點(diǎn)的甲基化信息轉(zhuǎn)化為不同的酶切情況，然后與相應(yīng)的接頭連接，再經(jīng)過2輪PCR獲得條帶多態(tài)性，從而確定基因組DNA甲基化水平[37]；3) 基因組DNA甲基化測(cè)序則是根據(jù)目的序列差異，將測(cè)序大致分為CpG富集和非富集2種情況，然后先經(jīng)過重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化，再進(jìn)行測(cè)序[37].在該方法中，重亞硫酸鹽的功能是保留甲基化的胞嘧啶，將未甲基化的胞嘧啶轉(zhuǎn)化成尿嘧啶，再經(jīng)PCR后轉(zhuǎn)變?yōu)樾叵汆奏?，最后比較基因組序列信息和轉(zhuǎn)化得到的測(cè)序信息，從而獲得胞嘧啶甲基化的情況[37].

對(duì)比以上3種方法，MSRE法的優(yōu)點(diǎn)是不需要明確靶標(biāo)DNA的序列，而MSAP的優(yōu)點(diǎn)在于不用獲取物種的基因組信息，即可研究不同處理、不同種群以及不同發(fā)育階段的甲基化模式.基因組DNA甲基化測(cè)序的優(yōu)勢(shì)在于通過少量樣本可獲得全基因組DNA甲基化信息，進(jìn)而降低樣本收集難度.由于酶切位點(diǎn)限制，MSRE法則局限在識(shí)別特定序列中CpG島的甲基化信息.MSAP的步驟相對(duì)繁瑣，同時(shí)也無(wú)法完全反映全基因組DNA甲基化的程度.基因組DNA甲基化測(cè)序則無(wú)法反映低甲基化區(qū)域的信息[37].

5 展 望

DNA甲基化是生物重要的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，在多種生物學(xué)過程中都發(fā)揮著關(guān)鍵作用.雖然昆蟲DNA甲基化水平遠(yuǎn)低于哺乳動(dòng)物和植物，但越來(lái)越多證據(jù)表明，DNA甲基化在昆蟲中發(fā)揮著重要作用.近年來(lái)隨著生命科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，昆蟲DNA甲基化的研究進(jìn)展迅速，但是與植物和高等動(dòng)物相比，DNA甲基化在昆蟲中的研究仍有待深入.總體而言，由于昆蟲種類繁多，生活環(huán)境復(fù)雜多樣，昆蟲DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的種類和功能、DNA甲基化模式和水平、作用及調(diào)控都具有明顯特異性.因此深入研究昆蟲DNA甲基化在其生長(zhǎng)發(fā)育及多種脅迫響應(yīng)過程中的作用及其調(diào)控，對(duì)系統(tǒng)闡明昆蟲的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制具有重要的理論意義.近年來(lái)，科研人員的關(guān)注點(diǎn)逐漸從基因序列分析層面轉(zhuǎn)到表觀遺傳修飾，并且隨著對(duì)基因功能研究方法的不斷改進(jìn)和完善[79]以及高通量測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，表觀遺傳學(xué)將在單堿基分辨率的全基因組DNA甲基化基礎(chǔ)上，更多傾向于特定的DNA區(qū)域甲基化與特定表型之間的關(guān)聯(lián)研究，為后續(xù)深入研究昆蟲DNA甲基化功能組學(xué)提供依據(jù)；并通過定點(diǎn)表觀遺傳學(xué)改造，為明確DNA甲基化在昆蟲重要生物學(xué)性狀及其環(huán)境響應(yīng)過程中的作用及調(diào)控機(jī)制研究奠定基礎(chǔ).