三倍体大黄鱼胚胎在全基因组剂量增加条件下的发育进程、转录组保留与DNA甲基化重塑特征

《BMC Genomics》：Stage-resolved multi-omics reveals broad developmental preservation and localized molecular remodeling in cold-shock-induced triploid fish embryos

**摘要****背景**基因组剂量增加会改变细胞状态和调控状态，但脊椎动物胚胎在经历全基因组剂量增加后如何维持协调一致的发育进程仍然不清楚。**结果**本研究考察了大黄鱼（*Larimichthys crocea*）经冷休克诱导产生的三倍体胚胎发育过程中的发育特征、转录组及DNA甲基化模式。三倍体胚胎的DNA含量约为二倍体的1.51倍，并达到了与二倍体对照组时间相当的各个主要发育阶段。在八个发育阶段中，主导全基因组RNA-seq变异的是发育阶段而非倍性，表明转录组的相对组成得到了广泛保留。分阶段比较发现，局灶性转录差异主要集中在桑葚胚期和心跳期。阶段×倍性交互作用分析揭示了涉及RNA加工、胚胎模式形成、细胞外基质组织和收缩性发育的不同发育表达轨迹。三个阶段的全基因组重亚硫酸盐测序显示存在广泛且双向的区域甲基化差异。相对于可分析的基因组窗口，差异甲基化区域在不同基因组背景下呈现非随机富集，尤其在CpG岛和启动子区中富集尤为显著。然而，在启动子、基因体、外显子和内含子等不同基因组背景下，甲基化与表达的关联普遍偏弱。在可通过RNA验证的差异甲基化基因中，桑葚胚期仅有7个基因、心跳期仅有2个基因同时表现为差异表达，且这些重叠并不高于独立假设下的预期水平。**结论**因此，冷休克诱导产生的三倍体胚胎在表现出局灶性转录差异以及广泛且具基因组结构特征的甲基化重塑的同时，其发育进程和相对转录组结构得到了较为广泛的保留。甲基化与表达在同一阶段之间的有限对应关系表明，在整体胚胎中，区域甲基化差异并不广泛地与并发的转录分化相关联。