表观遗传变化是指细胞内除了遗传信息外的其它可遗传物质发生了改变,即基因型未发生改变而表型却发生了变化,且这种变化在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。表观遗传机制是哺乳动物正常发育和维持组织特异性基因表达模式所必需的。其中,染色质中组蛋白的转录后修饰和DNA自身的甲基化是基因组表观修饰的两个主要机制,并且这两种机制存在相互作用和影响。近年来深入研究表观遗传机制、不同机制之间的相互作用和表观遗传变化成为热点。而在小鼠合子发育阶段存在着众多表观遗传修饰的变化,包括雌雄原核DNA甲基化和多种组蛋白修饰的不对称现象,因此是一个很好的研究表现遗传机制的模型。本论文选取了研究比较多、机制较清楚的DNA甲基化和组蛋白H3K9me2修饰作为研究对象,对其在合子发育期间的变化和调控机制进行了研究和探索。1.小鼠合子期DNA甲基化的变化及其调控机制研究发育过程中DNA甲基化变化的事件已有深入的研究。父源基因组的主动去甲基化发生在受精后的合子早期,接着在分裂期发生被动去甲基化,而在囊胚期发生重新甲基化。父源基因组在胚胎发育早期处于低甲基化水平。然而,本文的研究提供了直接和间接的证据,表明在小鼠胚胎发育的第一次细胞周期期间父源基因组发生了基因组水平的新生DNA甲基化。通过进一步对二细胞初期之前每隔两小时的各个阶段DNA甲基化的水平进行检测,发现在合子末期的雄原核发生了低水平的新生DNA甲基化,而在第一次有丝分裂中期父源基因组发生了全基因组水平的新生DNA甲基化。当在培养液中加入Aphidicolin或Cycloheximide时,体外受精24h后雌雄原核仍不消失,而雄原核的DNA甲基化水平仍然很低。这表明第一次有丝分裂中原核核膜的消失有助于新生DNA甲基化的发生。通过检测DNA甲基转移酶（Dnmt3A和Dnmt3L）的定位,发现Dnmt3A和Dnmt3L在体外受精14h时明显的定位于雄原核内。另外,在合子晚期的雄原核异染色质区检测到明显的甲基化信号。对比于H4K20三甲基化在雌雄原核上的分布,表明合子中父母源基因组的异染色质表观遗传修饰标记是不同的。2.小鼠合子期H3K9me2修饰变化及其调控机制研究以前的研究发现,在小鼠受精卵雌、雄原核组蛋白H3K9甲基化修饰不对称,雌原核甲基化,而雄原核检测不到组蛋白H3K9甲基化修饰；然而在受精后抑制蛋白质合成,在IVF 12h的受精卵雄原核中出现明显的H3K9甲基化修饰。这项研究表明,受精卵雄原核新生组蛋白H3K9甲基化依赖于受精后新生基因组转录和蛋白质的合成。本文对小鼠合子不同发育阶段H3K9me2修饰进行检测,发现小鼠合子雄原核在IVF 10h及以后检测到低水平的H3K9me2修饰。这说明在小鼠合子阶段存在着两个不同的调控机制调控雄原核的H3K9me2修饰。IVF 8h之前的阶段不依赖于新生蛋白的合成,而是存在某种机制抑制了组蛋白甲基转移酶的进入雄原核。IVF 8h的阶段依赖于新生蛋白的合成。在IVF 8-10h期间是这两种调控机制的转换阶段,新生蛋白合成需要时间,不能及时抑制甲基转移酶活性,因此会导致低程度H3K9me2的发生。本实验使用了对小鼠合子进行处理,然后检测小鼠合子雄原核的H3K9me2修饰的变化。结果说明,抑制DNA复制和抑制细胞周期蛋白及其依赖性激酶,都不会改变小鼠合子雄原核的H3K9me2修饰。即DNA复制过程和细胞周期调控过程可能都没有参与调控小鼠合子雄原核的H3K9me2修饰。经过注射G9A抗体和mRNA实验,去除和过表达G9A都对H3K9me2修饰产生了影响,进一步证明了G9A参与调控了H3K9me2不对称修饰修饰,是Cycloheximide处理后引起小鼠合子阶段雄原核H3K9me2的组蛋白甲基转移酶。本实验还检测了GLP的定位情况,同时进行了小鼠合子显微注射GLP抗体,检验GLP抗体对小鼠合子H3K9me2修饰的影响。表明GLP在小鼠合子早期就已进入雌雄原核定位,Cycloheximide处理可能增加了GLP的入核,但GLP分布无雌雄原核不对称性,提示GLP可能不参与小鼠合子雄原核H3K9me2修饰的调控机制。本实验对小鼠合子的DNA甲基化和H3K9me2修饰变化进行了详细研究,并初步研究了其中的调控机制。发现小鼠合子期存在着特殊的表观遗传调控机制,并似乎受到合子基因组激活（ZGA）的调控,进一步提示合子期DNA甲基化和H3K9me2修饰的变化可能与染色质重塑和细胞重编程有关。阐明小鼠合子阶段表观遗传调控机制,将有助于染色质重塑和细胞重编程的研究,也可以揭示胚胎发育过程中基因表达调控和细胞分化的机理。