干旱驯化后节水抗旱稻苗期不同发育时间DNA甲基化模式变化分析

以一个节水抗旱稻沪旱3号为研究材料,经过连续6代干旱胁迫驯化后,采用甲基化敏感扩增多态性方法在苗期不同发育时间对原始代(G0)和第6代(G6)DNA甲基化变化情况进行分析。结果表明,沪旱3号甲基化位点比例约为34%,其中,全甲基化位点约占84%,半甲基化位点约占16%。在苗期,随着沪旱3号生长发育,甲基化水平下降。不同世代或/和不同发育时间差异甲基化位点占总检测位点的4.0%,其中,大部分仅与发育相关(57.9%),而世代之间无差异。干旱驯化后,G6的DNA甲基化模式发生了改变。G6与G0相比,在3叶期,去甲基化事件占主要部分(59.1%);在4叶期,甲基化事件占主要部分(47.9%)。生长发育涉及全基因组DNA甲基化变化,变化位点主要分布在启动子区域和外显子区域。功能聚类分析表明差异甲基化位点相关基因涉及广泛的功能。     

干旱胁迫下披碱草属种间杂种F1的DNA甲基化MSAP分析

为了研究披碱草属种间杂种抗旱性优势的遗传机理，以加拿大披碱草（J1）、老芒麦(L1)及其种间杂种F₁为试验材料，经干旱胁迫处理，采用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）方法，探究干旱胁迫后亲本及种间杂种F₁的DNA甲基化变化规律。结果表明，亲本材料L1和J1的DNA平均甲基化水平分别为45.41%和59.53%，杂种F₁的DNA甲基化水平为44.24%，说明杂种在形成过程中发生了DNA去甲基化作用。全甲基化在杂交种的DNA甲基化模式中占主导地位。干旱胁迫前亲本L1、J1和杂种F₁的DNA甲基化程度分别为32.73%、41.54%和28.00%，杂种F₁甲基化水平为亲本材料的75.40%；干旱胁迫后各材料的DNA甲基化程度均增加，平均增幅分别为14.99、20.44和19.78个百分点，说明干旱胁迫对不同材料DNA甲基化水平均有明显影响，且具有特异性。杂种F₁的抗旱性最强，其DNA甲基化水平低于亲本，说明杂交种的抗旱性与DNA甲基化水平存在一定的负相关。     

干旱胁迫下甘蓝型油菜全基因组DNA甲基化分析

为实现油菜抗旱稳产，了解甘蓝型油菜DNA甲基化及其在干旱胁迫应答过程中可能起到的作用，分别以 抗旱和干旱敏感油菜品系为材料，利用扩增片段单核苷酸多态性和甲基化检测技术（AFSM）对其在干旱和复水处 理下的叶和根组织进行全基因组DNA甲基化分析。结果发现：两个材料在三个处理条件下共鉴定到22 157个甲基 化位点，以5mCCGG全甲基化位点为主，主要发生在基因的编码区，其次是启动子区。干旱胁迫诱导油菜全基因组 DNA甲基化水平的变化，不同材料组织之间存在差异。干旱胁迫诱导叶组织整体甲基化水平升高，根组织差异不 明显；复水处理导致叶组织整体甲基化水平下降，根组织的甲基化水平在两个材料间存在差异。差异甲基化位点 的基因主要参与光合作用，类囊体、核糖体、质体和核膜等细胞组成，转运及转运蛋白活性等分子生物学功能。     

Special DNA Methylated Sites Between Haploid of Twin-Seedling and Its Hybrids in Rice(Oryza sativa)

DNA methylation is one of the epigenetic phenomena which can be transferred to the offspring by cell division in the evolution of organisms.The epigenetic regulation accompanied by gene expression can be found directly in the phenotype of haploidy plants.DNA cytosine methylation at the 5’-CpCpGpG sites of haploid,Shuhui 527,Shuhui 363 and their hybrids was analyzed by methylation sensitive amplification polymorphism(MSAP) method.There were 765 DNA methylated sites detected and the methylation level was lower in hybrids than parents.Meanwhile,the different bands between hybrids and parents were analyzed and two types of methylated sites were detected,of which one inherited from haploid,and the other did not.The biological functions of genes related to methylated sites involved in cell structure,metabolize and response factor.Therefore,DNA methylated modifications can activate and silence the genes and play an important role in plant growth,development and evolution.     

双胚苗水稻单倍体及其杂交后代基因组DNA甲基化特异位点的分析及功能探讨

 采用甲基化敏感性扩增多态性技术对水稻单倍体SARⅡ 628及它与蜀恢527、蜀恢363的杂交后代基因组DNA甲基化位点进行了分析。用16对选择性扩增引物在双亲及杂交后代中共检测到765个DNA甲基化位点,与双亲相比,杂交后代DNA甲基化水平均有不同程度的降低。通过分析两个杂交组合与双亲的甲基化带型差异,发现非单倍体遗传及单倍体独立遗传两种甲基化差异位点。对部分甲基化位点的序列进行功能分析,发现这些位点主要涉及细胞构造、代谢途径、应激反应等生物学功能。推测这类功能基因的甲基化修饰调控着相关基因的开启与关闭,为植物的生存、生长、发育及进化提供动力。     

木薯及其同源四倍体基因组与DNA甲基化差异分析

为研究染色体加倍对木薯基因组的影响,以及多倍化与2种不同倍性木薯之间DNA碱基序列的变化的联系。本研究以木薯品种"新选048"二倍体及其同源四倍体为研究材料,使用微卫星(simple sequence repeat,SSR)、目标起始密码子多态性(stand codon targeted polymorphism,SCo T)和甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术分别对木薯倍性间的遗传差异、DNA甲基化水平和模式进行分析。结果表明:利用SCo T和SSR均未检测出多态性条带产生,利用MSAP技术可检测出在DNA甲基化水平和模式均发生较大改变。二倍体和同源四倍体的总甲基化率分别为60.21%、59.52%,全甲基化率分别为39.92%、41.42%,半甲基化率分别为20.29%、18.10%。木薯多倍化后,其中有27.30%的位点发生了过甲基化,四倍体有25.00%的位点表现出去甲基化。本研究结果为探究木薯倍性间遗传差异和表观遗传变化规律进行了前期探索。      

干旱胁迫下马铃薯幼苗DNA甲基化研究

马铃薯（Solanum tuberosumL）是我国重要的粮食作物,性喜阴湿冷凉的环境,干旱严重影响着马铃薯的品质产量的稳定。试验采用PEG-6000模拟干旱胁迫处理3个品种的马铃薯幼苗,并对其基因组DNA进行甲基化敏感扩增多态性（Methvlation-sensitiveamplifiedpolymorphism,MSAP）分析,在20％的PEG胁迫下,‘大西洋’的基因组DNA甲基化程度随着时间的增长而有所增大。‘中薯3号’在20％的PEG胁迫下,随着时间的增长,甲基化基本趋势是减弱的。‘中薯5号’和‘中薯3号’情况类似,其甲基化趋势基本上也是随着时间增长而降低的。将特异带回收测序和B1ast比对,结果表明其中几条带跟与萜类化合物合成等功能基因具有一定的同源性。     

黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的MSAP分析

为了获得黑麦基因组DNA甲基化修饰水平、模式及位点等表观遗传信息,采用EcoR Ⅰ和Hpa Ⅱ / Msp Ⅰ双酶切建立适合于黑麦基因组的"甲基化敏感扩增多态性"(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)分析体系,在全基因组水平检测黑麦DNA甲基化修饰位点.以12对MSAP引物进行选择性扩增,共检测到甲基化修饰位点226个,"CCGG/GGCC"位点甲基化修饰比例为51.72%.对部分黑麦基因组甲基化修饰位点进行回收,最终分离了22条存在甲基化修饰的基因组DNA序列.BLAST比对分析结果表明,黑麦基因组中包括转座子序列、散在重复序列以及单拷贝蛋白质编码序列在内的多种类型DNA序列中均存在DNA甲基化修饰现象.同时发现,在甲基化检出序列中都存在明显的"CpG"二核苷酸成簇富集现象,这些区域分布与MSAP分析结果相一致.在此基础上,对应用MSAP技术分离黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的有效性以及黑麦基因组序列中DNA甲基化修饰潜在位点分布特征和生物意义进行了讨论.     

水旱稻三交种的应用价值初步研究

 以水稻野败不育系ZZA、旱稻野败不育系保持系沪旱1B和旱稻恢复系旱恢3号配制的一个水旱稻三交种（ZZA/沪旱1B//旱恢3号）和两个相应的单交种（ZZA/旱恢3号和沪旱1A/旱恢3号）为材料,进行田间性状调查,测定产量、抗旱性和稻米品质等指标。结果表明,三交种株高、叶绿素含量、穗长等性状与单交种的变异系数差异不显著,但群体抽穗历期延长;产量明显高于单交种,2006年比两单交种分别增产17.33%和25.63%,2007年比两单交种分别增产357%和11.71%;抗旱性增强,抗旱系数达51.21%,高于两单交种和亲本;主要稻米品质指标与两单交种差异不大。结果表明,水旱稻三交种可以拓展杂交稻的遗传基础,具有一定的应用价值。     

不同感温性甘蓝型冬油菜DNA甲基化差异及At4g02000-like结构预测

为研究甘蓝型冬油菜(Brassica napus L.)在低温胁迫后DNA甲基化水平及模式的变化情况,以强抗寒的15TS306和14NS52-3等13个甘蓝型冬油菜为材料,利用甲基化敏感扩增多态性技术,选用12对引物组合对低温(4℃)胁迫后的冬油菜DNA甲基化水平及模式的变化情况进行检测,并对差异片段进行序列比对及克隆。结果发现:低温胁迫后,弱抗寒的14美切实7、14美切实16、14美切实20、14美切实3和美切实38等品系DNA甲基化水平有所升高,且具有较高的甲基化程度;而强抗寒的15TS306、14NS52-3、15TS309、14NS54-7和15TS312等品系去甲基化程度较高。经过对22条DNA甲基化特异片段的序列分析,有16条片段序列与已知和假定功能的酶及蛋白具有同源性,其中以At4g02000-like蛋白变化最为明显。克隆及生物信息学分析显示,At4g02000-like蛋白等电点9. 20,相对分子质量38. 89kD。甘蓝型冬油菜受低温胁迫后,抗寒性强的品种DNA甲基化水平降低,以去甲基化为主;抗寒性弱的材料DNA甲基化水平升高;而且油菜对低温环境的适应性与某些特定基因不同的甲基化模式密切相关。     

麻疯树杂交子代与亲本间基因组DNA甲基化分析

为揭示麻疯树（Jatropha curcas）杂交子代与亲本间基因组甲基化变化规律,以1组亲缘关系较远且差异较大的亲本杂交构建的麻疯树遗传群体为材料,采用AFSM技术挖掘麻疯树DNA甲基化位点,比较不同材料的甲基化水平,对其进行功能分析。结果表明：共检测出537 234个甲基化位点,杂交子代DNA甲基化水平（0.29）显著低于2个亲本（0.39和0.35）。对不同全甲基化水平的样品进行功能分析,结果发现均富集于催化活性和蛋白结合,而相对于mCCGG全甲基化水平,CmCGG全甲基化水平样品还富集于大分子复合物、细胞器等细胞组分,以及发育过程、生物过程、细胞过程、代谢过程等生物学过程。这对于进一步从表观遗传学角度揭示麻疯树维持必要的遗传稳定性形成的内在机制具有重要意义。     

Heritability of,and genotypic correlations between,aflatoxin traits and physiological traits for drought tolerance under end of season drought in peanut (Arachis hypogaea L.)

More rapid progress in breeding peanut for reduced aflatoxin contamination should be achievable with a better understanding of the inheritance of, aflatoxin trait and physiological traits that are associated with reduced contamination. The objectives of this study were to estimate the heritability of aflatoxin traits and genotypic (r_G) and phenotypic (r_P) correlations between drought resistance traits and aflatoxin traits in peanut. One hundred-forty peanut lines in the F_4:6 and F_4:7 generations were generated from four crosses, and tested under well-watered and terminal drought conditions. Field experiments were conducted under the dry seasons 2006/2007 and 2007/2008. Data were recorded for biomass (BIO), pod yield (PY), drought tolerance traits [harvest index (HI), drought tolerance index (DTI) of BIO and PY, specific leaf area (SLA), and SPAD chlorophyll meter reading (SCMR)], and aflatoxin traits [seed infection and aflatoxin contamination]. Heritabilities of A. flavus infection and aflatoxin contamination in this study were low to moderate. The heritabilities for seed infection and aflatoxin contamination ranged from 0.48 to 0.58 and 0.24 to 0.68, respectively. Significant correlations between aflatoxin traits and DTI (PY), DTI (BIO), HI, biomass and pod yield under terminal drought conditions were found (r_P = −0.25** to 0.32**, r_G = −0.57** to 0.53**). Strong correlations between SLA and SCMR with A. flavus infection and aflatoxin contamination were also found. Positive correlations between SLA at 80, 90, and 100 DAP and aflatoxin traits were significant (r_P = 0.13** to 0.46**, r_G = 0.26** to 0.81**). SCMR was negatively correlated with aflatoxin traits (r_P = −0.10** to −0.40**, r_G = −0.11** to −0.66**). These results indicated that physiological-based selection approaches using SLA and SCMR might be effective for improving aflatoxin resistance in peanut.     

干旱胁迫下植物生理生化及DNA甲基化的研究进展

干旱是影响植物正常生长发育的一个最重要的逆境因子,植物为适应和抵御干旱环境所引起的生理生化过程是一个复杂的系统,DNA甲基化在植物干旱胁迫下过程中起了重要作用。从植物形态指标的表现、生理生化水平的调节及DNA甲基化3个方面归纳阐述植物对干旱胁迫的响应,综述植物抗旱响应对策、DNA甲基化及其检测方法等研究进展,为抗旱种质的鉴定、筛选和抗旱生理育种提供参考。     

施氮和黄顶菊混植对大喇叭口期玉米DNA甲基化变异的影响

试验设置4种玉米/黄顶菊混植比例,玉米单种(A1)、玉米/黄顶菊2∶1混种(A2)、玉米/黄顶菊4∶3混种(A3)、玉米/黄顶菊1∶1混种(A4),4种施氮梯度0(CK)、175(T1)、275(T2)、375 kg/hm^2(T3),采用甲基化敏感扩增多态性(Methylation Sensitive Amplification Polymorphism,MSAP)技术,研究不同处理下玉米叶片基因组DNA甲基化的变异特征。结果表明,筛选18对引物组合对各处理玉米叶片进行扩增,不同混植比例下各获得754条MSAP条带,在A1、A2、A3和A4混植比例下,对玉米表观遗传多样性贡献率最大的引物组合分别为EmHM21、EkHM17、EdHM21和EhHM17。A1混植比例下的未甲基化条带数、超甲基化条带数和总甲基化带数与其他3种混植比例条带数相比差异显著,4种混植比例下玉米叶片基因组DNA半甲基化和全甲基化条带数差异不显著,总甲基化条带数为79~93条,占比为10.84%~12.33%。与A1混植比例下相应施氮梯度相比,混植比例达到2∶1(A2)且施氮梯度达到175 kg/hm^2时,玉米叶片的半甲基化水平、全甲基化水平和总甲基化水平产生显著性差异。     

Kr1基因在小麦×玉米远缘杂交中的表达及甲基化变异

Kr1基因是小麦远缘杂交不亲和主效基因,为了解其表达及调控机制,本研究系统比较了小麦自花授粉和小麦×玉米远缘杂交两个过程中Kr1基因的表达差异,同时分析了这两个过程中Kr1基因部分序列的DNA甲基化状态。结果表明,Kr1基因在小麦自花授粉过程中始终处于低量表达或不表达状态,而在小麦×玉米远缘杂交过程中的表达呈动态变化,具体表现为授粉前低量表达,授粉后迅速大量表达,24h后又恢复为低量表达,高峰表达时期在外源花粉授入后0.5~2h左右。DNA甲基化分析显示,小麦自花授粉前后Kr1基因一直处于较高水平的甲基化状态,分别为58%和62%;而在授以玉米花粉后,Kr1基因迅速去甲基化,在0.5h内降到12%,在其后的1、2、24h内一直维持在10%~12%的低甲基化水平,表明DNA甲基化修饰参与了Kr1基因在小麦×玉米远缘杂交中的表达调控。     

节水抗旱雄性不育系沪旱11A的选育与应用

沪旱11A是以(武香B/内香B)F2×沪旱1B杂交选育而成的节水抗旱雄性不育系,于2009年9月通过上海市农委组织的专家鉴定。沪旱11A不育性稳定,抗旱性强,花时集中,柱头外露率高,配合力强。所配组合旱优113于2014年通过广西品种审定。     

Genetic analysis of rainfed lowland rice drought tolerance under naturally-occurring stress in eastern India: Heritability and QTL effects

Drought tolerance is an important rainfed rice breeding objective, but because the heritability (H) of yield under drought stress is thought to be low, secondary physiological traits are considered better targets for selection than yield under stress per se. This assumption has rarely been tested, and there are no reports on H for yield under drought stress from experiments repeated over seasons in rainfed lowland rice. To assess the potential for improving yield under drought stress via direct selection, and to identify associated quantitative trait loci (QTL), doubled haploid lines with a narrow range of flowering dates, derived from the population CT9993-5-10-1-M/IR62266-42-6-2, were screened under full irrigation and severe drought stress induced by draining the paddy before flowering in 2000–2002 at Raipur, India. Drought stress reduced mean yield by 80%. H was similar in stress and non-stress trials, as was the relative magnitude of the genotype and genotype × year variances. The genetic correlation between yield in stress and non-stress conditions was 0.8, indicating that about 64% of the genetic variation for yield under stress was accounted for by differences in yield potential also expressed in irrigated environments. These results indicate that direct selection for yield under drought stress can produce yield gains under stress without reducing yield potential. There was no secondary trait for which selection resulted in greater predicted response in yield under stress than direct selection for stress yield per se. A QTL was detected on chromosome 1 near sd1 that explained 32% of the genetic variation for yield under stress, but only 4% under non-stress. Its effect was consistent across years. This QTL accounted for much of the variation in drought yield not accounted for by variation in yield potential.     

小麦DNA去甲基化酶基因全基因组鉴定及其在籽粒发育中的表达分析

DNA去甲基化酶（dMTase）是一种高度保守的表观遗传修饰因子,涉及许多生物学过程,包括生长发育、应激反应和次生代谢。本研究基于小麦基因组数据,对小麦 DNA去甲基化酶基因（TadMTase）进行了全面鉴定和生物信息学分析。结果表明,小麦基因组中包含18 个TadMTase基因,分布于小麦15条染色体上。系统进化分析将TadMTase分为 ROS、DML3、DML4 和 DML5等 4个亚家族,亚家族之间的TadMTase基因序列长度和内含子数量存在差异,但同一个系统进化树分支中的亚族成员具有高度相似的基因结构、保守 motifs 和结构域,为植物dMTase基因家族的直系同源基因,在进化方面具有保守性。亚细胞定位预测TadMTase均定位于细胞核中;通过与小麦祖先物种的进化及共线性分析,发现在小麦异源六倍体形成过程中存在部分TadMTase基因丢失;TadMTase基因家族启动子区域包含大量光信号、植物激素、胁迫响应和生长发育等相关顺式作用元件;转录组数据分析表明TadMTase基因在不同组织器官和籽粒发育不同时期表达模式不同,有一定的组织特异性。进一步RNA-Seq和荧光定量PCR分析表明TaROS1b-1A.1和TaROS1a-5A/D分别在籽粒的种皮和胚乳发育时期显著上调表达,且在强筋和弱筋小麦品种中表达存在差异。结果为TadMTase 基因在调控小麦籽粒生长发育及其品质形成中的调控机制提供参考。     

利用 HPLC 分析菠萝愈伤组织 DNA 甲基化水平

建立菠萝 DNA 甲基化水平的 HPLC 测定方法，分析菠萝愈伤组织 DNA 甲基化水平变化，为进一步研究菠萝 体细胞无性系变异机理奠定基础。通过对流动相和水解温度等条件的优化，建立菠萝 DNA 甲基化水平的检测方法。结 果表明，分离 C 和 5m-C 的最佳流动相为甲醇∶磷酸二氢钾∶三乙胺为 10∶90∶0.2（V/V），pH 3.0，DNA 的最佳水解 温度为 90 ℃。利用此体系分析菠萝愈伤组织和胚性愈伤组织的 DNA 甲基化变化，结果表明，菠萝愈伤组织在分化过 程中 DNA 总甲基化水平呈动态变化，变化范围为 5.14%~96.86%。此外，胚性愈伤组织甲基化水平低于非胚性愈伤组 织。推测 DNA 甲基化影响菠萝愈伤组织的分化及胚性愈伤组织的形成。     

利用玉米选择导入系进行营养生长期抗旱性基因组区段定位

采用我国优异骨干自交系黄早四与掖478的回交群体(BC₂S₁和BC₃S₁)的抗旱性选择导入系群体,通过SSR标记检测群体中等位基因的导入频率,利用卡方检验对等位基因导入频率进行检测,同时结合表型-基因型方差分析(ANOVA)的方法,对抗旱群体进行抗旱性相关位点的分析。结果表明：利用卡方测验检测到31个供体等位基因导入,利用方差分析检测到98个位点导入,其中有17个位点是重合的,这些导入位点可能是抗旱相关的重要的候选基因组区段。