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小尾寒羊是我国优秀的地方良种资源之一,具有繁殖力强、抗逆性好、遗传性能稳定的特点,其缺陷是肉用性能较低。随着人们对羊肉产量和质量的更高要求,仅依靠高繁殖力的优势已不能满足当今肉羊市场的消费需求。由此,部分小尾寒羊产区引入杜泊羊进行杂交改良,旨在保证高繁殖性能的基础上提高产肉能力,改善肉质。杂交后代保持了小尾寒羊繁殖力高、抗逆性好的特点,同时肉用性能得到明显改善,在肉用性能提高的过程中有哪些功能基因参与调控并影响肉用性状的形成,一直是绵羊功能基因组学研究领域的热点。本研究以杜寒杂交羊(杜泊羊×小尾寒羊杂交F1代)和小尾寒羊为研究对象,首先进行了生产性能的对比分析,结果显示育肥期间杜寒杂交羊平均日增重高出小尾寒羊66.35g,屠宰率和净肉率分别高出小尾寒羊1.72%、4.05%;肉质性能对比发现杜寒杂交羊肌肉嫩度明显改善,肌内脂肪含量、油酸含量高于小尾寒羊,表现出了明显的杂种优势,杂交后代在肉用性能方面继承了杜泊羊产肉能力强、肉品质好的特点。利用Me DIP-seq高通量测序对杜寒杂交羊与小尾寒羊两个群体进行全基因组甲基化测序,共获得23.08 Gb有效数据,筛选到808个差异甲基化基因。与小尾寒羊相比,杜寒杂交羊的差异甲基化基因多为低甲基化模式。GO富集分析发现,差异甲基化基因主要富集在核苷酸结合、肌动活动、ATP结合、力蛋白复合体、囊泡运输和细胞骨架功能类别内。差异甲基化区域内的低甲基化基因显著富集到了分子功能相关的核苷结合、肌动活动、磷脂结合、细胞连接功能类别内。KEGG分析发现差异甲基化基因富集于175个通路中,主要集中在脂肪酸代谢、PPAR信号通路、Wnt信号通路等与细胞增殖分化相关、生长发育相关、脂代谢相关的通路,共涉及609个功能基因,其中吞噬体、粘蛋白型O-聚糖的生物合成通路中的差异甲基化相关基因显著富集(p<0.05)。选择12个差异甲基化基因TGFB3、ACSL1、RYR1、ACOX2、PPARG2、NTN1、RIN2、MAPRE1、ADAMTS2、MYOM1、ZDHHC13、SH3PXD2B进行了群体间差异表达分析,结果发现基因TGFB3、ACSL1的表达水平在两个群体间差异显著(p<0.05);基因RYR1、ACOX2、PPARG2、MAPRE1、ADAMTS2、MYOM1、ZDHHC13差异极显著(p<0.01)。对比分析两个群体间的甲基化水平和基因表达水平,ACSL1、RIN2、ADAMTS2基因的甲基化水平与表达水平负相关。通过杜寒杂交羊与小尾寒羊的转录组测序分析,共获得差异基因538个(p<0.05),其中上调基因238个,下调基因300个。差异基因主要富集在898个GO功能分类,有24个通路显著富集(p<0.05),其中生物过程15个,细胞成分7个,分子功能2个,相关基因73个。有63个基因显著富集(p.adjust<0.05)到7个KEGG信号通路之中,其中PPAR信号通路、脂肪酸代谢可能为影响绵羊生长、肉质性状的代谢通路,通路内主要功能基因SCD、PLIN2、PLIN5、ACOX2、CPT1B、FADS1、ACAA1、ACSL3的m RNA表达量在杜寒杂交羊与小尾寒羊间存在显著差异,推测其可能是影响肉用性状的主要基因。采用荧光定量PCR方法随机验证了CSRP3、MYOD1、MYL2、ABLIM1、ACTA1、MYH7、TPM3、FOS、JUN、ANKRD1、BMP4、ALDH5A1、CSRNP1、ARID5B、WISP2、SOCS2、IGFBP5、SCD、CPT1B、ACAA1、ACSL3等21个基因的m RNA水平的表达量,表达趋势与转录组测序结果一致。对转录组测序与DNA甲基化测序获得差异基因的交集进行联合分析,共获得差异基因22个(p<0.05);DNA甲基化与基因表达交集基因的GO富集分析结果显示,差异基因共富集到76个GO terms中,其中2个GO terms显著富集(p<0.05);交集基因KEGG富集分析得到19个KEGG通路。选取ACOX2、ST3GAL3、CDON基因进行荧光定量PCR验证,杜寒杂交羊与小尾寒羊间ACOX2、ST3GAL3、CDON组织表达差异与转录组测序结果一致,CDON表达差异与甲基化差异趋势相反,推断CDON基因的表达调控可能受甲基化水平的影响。利用甲基化转移酶抑制剂(RG108)从细胞水平验证了DNMT1、ST3GAL3、ACSL1、OLAH、PPARG2、FRMD4B、ADAMTS2、STRIP2、ALAS1基因甲基化与表达的调控关系,随着RG108浓度增加,DNMT1表达受到抑制,其它各基因表达水平均发生改变,ST3GAL3、ACSL1、OLAH基因的表达水平逐渐上升,初步认为其表达可能受甲基化水平的调控。本研究通过杜寒杂交羊与小尾寒羊的性能比较,基于全基因组甲基化测序与转录组测序技术,获得了大量的DNA甲基化差异区域(Differentially methylated regions,DMRs)和表达差异基因(Differentially expressed genes,DGEs),并对部分差异基因进行了表达水平的验证,利用DNA甲基转移酶抑制剂RG108间接验证了相关基因表达与甲基化模式之间的关系。研究结果为进一步挖掘肉羊生长、肉质相关基因,探索肉质性状形成的调控机制奠定了理论基础,获得的功能基因有望作为遗传标记应用于今后的肉羊遗传育种与改良,对推动我国肉羊的产业升级和技术进步具有重要意义。