Discovery of epigenetic modifications associated with feed efficiency or other economically important traits would increase our understanding of the molecular mechanisms underlying these traits. In combination with known genetic markers, this would provide opportunity to improve genomic selection accuracy in cattle breeding programs. It would also allow cattle to be managed to improve favorable gene expression. The objective of this study was to identify variation in DNA methylation between beef cattle of differential pre-natal nutrition and divergent genetic potential for residual feed intake (RFI). Purebred Angus offspring with the genetic potential for either high (HRFI) or low (LRFI) RFI were prenatally exposed to either a restricted maternal diet of 0.5 kg/d average daily gain (ADG) or a moderate maternal diet of 0.7 kg/d ADG from 30 to 150 d of gestation. We performed DNA methylation analysis of differentially methylated regions (DMR) of imprinted genes (Insulin-like growth factor 2 (IGF2) DMR2, IGF2/H19 imprinting control region (ICR) and IGF2 receptor (IGF2R) DMR2) using post-natal samples of longissimus dorsi (LD) muscle taken from male and female calves at birth and weaning, and of LD muscle, semimembranosus (SM) muscle, and liver samples collected from steers at slaughter (17 months of age). Interestingly, for all three DMR investigated in liver, LRFI steers had higher levels of methylation than HRFI steers. In LD muscle, IGF2/H19 ICR methylation differences for heifers at birth were due to pre-natal diet, while for steers at birth they were mostly the result of genetic potential for RFI with LRFI steers again having higher levels of methylation than HRFI steers. While results from repeated measures analysis of DNA methylation in steers grouped by RFI revealed few differences, in steers grouped by diet, we found higher methylation levels of IGF2 DMR2 and IGF2R DMR2 in LD muscle of restricted diet steers at weaning and slaughter than at birth, as well as increased methylation in LD muscle of restricted diet steers compared with moderate diet steers at weaning and/or slaughter. Our results suggest that differential pre-natal nutrition, and divergent genetic potential for RFI, induces tissue- and sex-specific alterations in post-natal IGF2 and IGF2R methylation patterns and that these patterns can vary with age in Angus beef cattle.

中文翻译：

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妊娠早期至中期剩余采食量和饮食的遗传潜力影响肉牛肌肉和肝脏组织中印记基因的产后 DNA 甲基化

发现与饲料效率或其他重要经济性状相关的表观遗传修饰将增加我们对这些性状背后的分子机制的理解。结合已知的遗传标记，这将为提高牛育种计划中基因组选择的准确性提供机会。它还将允许管理牛以改善有利的基因表达。本研究的目的是确定不同产前营养的肉牛之间的 DNA 甲基化变异和剩余采食量 (RFI) 的不同遗传潜力。具有高 (HRFI) 或低 (LRFI) RFI 遗传潜力的纯种安格斯后代在产前暴露于平均日增重 (ADG) 0.5 公斤/天的限制性母体饮食或 0 的适度母体饮食。妊娠 30 至 150 天 7 公斤/天 ADG。我们使用产后样本对印迹基因（胰岛素样生长因子 2 (IGF2) DMR2、IGF2/H19 印迹控制区 (ICR) 和 IGF2 受体 (IGF2R) DMR2）的差异甲基化区域 (DMR) 进行了 DNA 甲基化分析在出生和断奶时从雄性和雌性小牛身上采集的背最长肌 (LD) 肌肉，以及在屠宰时（17 个月大）从公牛身上采集的 LD 肌肉、半膜肌 (SM) 肌肉和肝脏样本。有趣的是，对于在肝脏中研究的所有三种 DMR，LRFI 阉牛的甲基化水平高于 HRFI 阉牛。在 LD 肌肉中，小母牛出生时的 IGF2/H19 ICR 甲基化差异是由于产前饮食，而对于出生时的公牛，它们主要是 RFI 遗传潜力的结果，LRFI 公牛的甲基化水平再次高于 HRFI 公牛。虽然对 RFI 分组的公牛 DNA 甲基化的重复测量分析结果显示几乎没有差异，但在按饮食分组的公牛中，我们发现在断奶和屠宰时限制饮食公牛的 LD 肌肉中 IGF2 DMR2 和 IGF2R DMR2 的甲基化水平高于出生时，以及在断奶和/或屠宰时与适度节食阉牛相比，限制节食阉牛的 LD 肌肉中甲基化增加。我们的研究结果表明，不同的产前营养和 RFI 的不同遗传潜力会诱导产后 IGF2 和 IGF2R 甲基化模式的组织和性别特异性改变，并且这些模式会随着安格斯肉牛的年龄而变化。虽然对 RFI 分组的公牛 DNA 甲基化的重复测量分析结果显示几乎没有差异，但在按饮食分组的公牛中，我们发现在断奶和屠宰时限制饮食公牛的 LD 肌肉中 IGF2 DMR2 和 IGF2R DMR2 的甲基化水平高于出生时，以及在断奶和/或屠宰时与适度节食阉牛相比，限制节食阉牛的 LD 肌肉中甲基化增加。我们的研究结果表明，不同的产前营养和 RFI 的不同遗传潜力会导致产后 IGF2 和 IGF2R 甲基化模式的组织和性别特异性改变，并且这些模式会随着安格斯肉牛的年龄而变化。虽然对 RFI 分组的公牛 DNA 甲基化的重复测量分析结果显示几乎没有差异，但在按饮食分组的公牛中，我们发现在断奶和屠宰时限制饮食公牛的 LD 肌肉中 IGF2 DMR2 和 IGF2R DMR2 的甲基化水平高于出生时，以及在断奶和/或屠宰时与适度节食阉牛相比，限制节食阉牛的 LD 肌肉中甲基化增加。我们的研究结果表明，不同的产前营养和 RFI 的不同遗传潜力会导致产后 IGF2 和 IGF2R 甲基化模式的组织和性别特异性改变，并且这些模式会随着安格斯肉牛的年龄而变化。我们发现在断奶和屠宰时限制日粮公牛的 LD 肌肉中 IGF2 DMR2 和 IGF2R DMR2 的甲基化水平高于出生时，并且与在断奶和/或屠宰时的适度日粮公牛相比，限制日粮公牛的 LD 肌肉中甲基化水平增加。我们的研究结果表明，不同的产前营养和 RFI 的不同遗传潜力会导致产后 IGF2 和 IGF2R 甲基化模式的组织和性别特异性改变，并且这些模式会随着安格斯肉牛的年龄而变化。我们发现在断奶和屠宰时限制日粮公牛的 LD 肌肉中 IGF2 DMR2 和 IGF2R DMR2 的甲基化水平高于出生时，并且与在断奶和/或屠宰时的中度日粮公牛相比，限制日粮公牛的 LD 肌肉中甲基化水平增加。我们的研究结果表明，不同的产前营养和 RFI 的不同遗传潜力会诱导产后 IGF2 和 IGF2R 甲基化模式的组织和性别特异性改变，并且这些模式会随着安格斯肉牛的年龄而变化。