NaCl和Na2CO3对不同棉花基因组的DNA甲基化影响

【目的】探究不同盐胁迫后的棉花基因组DNA甲基化变化情况,并比较分析叶片和根部DNA甲基化变化差异,进而探究DNA甲基化与棉花耐盐性之间的关系。【方法】以陆地棉耐盐品种中9806和盐敏感品种中S9612为试验材料,分别用NaCl和Na2CO3（浓度均为0.4%）处理。提取对照和处理材料的DNA,进行双酶切、连接、预扩增和选择性扩增,然后采用MSAP技术（甲基化敏感扩增多态性）分析棉花幼苗在盐胁迫前后的DNA甲基化情况。从聚丙烯酰胺凝胶中回收纯化多态性片段并进行测序,通过NCBI进行比对分析;设计引物,用实时荧光定量PCR对多态性片段在棉花幼苗中的表达量进行验证。【结果】盐胁迫分析表明不同类型盐胁迫对棉花幼苗的影响不同;0.4%的中性盐NaCl对棉花幼苗的影响相对较小,各部分组织的形态变化不明显,而0.4%的碱性盐Na2CO3对棉花幼苗的影响较大,使棉花幼苗子叶变软,茎基部和根部发黑;MSAP分析结果表明,NaCl胁迫后中9806和中S9612叶片的甲基化比率分别为23.5%和27.7%,其中,全甲基化比率分别为20.3%和22.9%,根部的甲基化比率分别为24.7%和27.1%,其中,全甲基化比率分别为19.6%和21.6%;Na2CO3胁迫后中9806和中S9612叶片的甲基化比率分别为28.9%和28.1%,其中,全甲基化比率分别为24.3%和24.5,根部的甲基化比率分别为25.7%和27.6%,其中,全甲基化比率分别为21.5%和24.0%。叶片和根部甲基化水平存在差异,随着盐类型由中性盐向碱性盐转变的过程中,基因组DNA甲基化水平迅速增加,并在Na2CO3处达到最大值。通过分析胁迫以后的甲基化状态,在NaCl和Na2CO3胁迫后,中9806叶片的甲基化条带所占多态性条带比率分别为40.00%和50.00%,去甲基化条带所占多态性条带比率分别为54.12%和46.67%,中9806根部的甲基化条带所占多态性条带比率分别为35.53%和43.59%,去甲基化条带所占多态性条带比率分别为56.58%和51.28%。而中S9612叶片和根部中的甲基化条带比率和去甲基化条带比率的变化不明显。对多态性片段回收共获得6条序列,这6条序列涉及不同的同源基因,在基因编码区和非编码区均有分布,参与不同的代谢反应。qRT-PCR分析结果表明,6个同源基因在对照和处理之间的表达差异显著。【结论】耐盐性不同的棉花品种对盐胁迫反应不同,耐盐品种中9806在中性盐NaCl胁迫后基因组甲基化水平降低,诱导相关耐盐基因表达来抵抗胁迫而盐敏感品种中S9612则缺乏相应的耐盐基因使植株受到伤害增加,在Na2CO3处理以后受到伤害最大,对照与处理间甲基化水平差异显著,叶片和根部甲基化水平存在差异,具有组织特异性;多态性片段比对分析可知,同源性基因涉及多条代谢途径,通过多种代谢途径间的协同作用来抵抗胁迫。     

NaCl和Na_2CO_3对不同棉花基因组的DNA甲基化影响

【目的】探究不同盐胁迫后的棉花基因组DNA甲基化变化情况,并比较分析叶片和根部DNA甲基化变化差异,进而探究DNA甲基化与棉花耐盐性之间的关系。【方法】以陆地棉耐盐品种中9806和盐敏感品种中S9612为试验材料,分别用NaCl和Na2CO3(浓度均为0.4%)处理。提取对照和处理材料的DNA,进行双酶切、连接、预扩增和选择性扩增,然后采用MSAP技术(甲基化敏感扩增多态性)分析棉花幼苗在盐胁迫前后的DNA甲基化情况。从聚丙烯酰胺凝胶中回收纯化多态性片段并进行测序,通过NCBI进行比对分析;设计引物,用实时荧光定量PCR对多态性片段在棉花幼苗中的表达量进行验证。【结果】盐胁迫分析表明不同类型盐胁迫对棉花幼苗的影响不同;0.4%的中性盐NaCl对棉花幼苗的影响相对较小,各部分组织的形态变化不明显,而0.4%的碱性盐Na2CO3对棉花幼苗的影响较大,使棉花幼苗子叶变软,茎基部和根部发黑;MSAP分析结果表明,NaCl胁迫后中9806和中S9612叶片的甲基化比率分别为23.5%和27.7%,其中,全甲基化比率分别为20.3%和22.9%,根部的甲基化比率分别为24.7%和27.1%,其中,全甲基化比率分别为19.6%和21.6%;Na2CO3胁迫后中9806和中S9612叶片的甲基化比率分别为28.9%和28.1%,其中,全甲基化比率分别为24.3%和24.5,根部的甲基化比率分别为25.7%和27.6%,其中,全甲基化比率分别为21.5%和24.0%。叶片和根部甲基化水平存在差异,随着盐类型由中性盐向碱性盐转变的过程中,基因组DNA甲基化水平迅速增加,并在Na2CO3处达到最大值。通过分析胁迫以后的甲基化状态,在NaCl和Na2CO3胁迫后,中9806叶片的甲基化条带所占多态性条带比率分别为40.00%和50.00%,去甲基化条带所占多态性条带比率分别为54.12%和46.67%,中9806根部的甲基化条带所占多态性条带比率分别为35.53%和43.59%,去甲基化条带所占多态性条带比率分别为56.58%和51.28%。而中S9612叶片和根部中的甲基化条带比率和去甲基化条带比率的变化不明显。对多态性片段回收共获得6条序列,这6条序列涉及不同的同源基因,在基因编码区和非编码区均有分布,参与不同的代谢反应。qRT-PCR分析结果表明,6个同源基因在对照和处理之间的表达差异显著。【结论】耐盐性不同的棉花品种对盐胁迫反应不同,耐盐品种中9806在中性盐NaCl胁迫后基因组甲基化水平降低,诱导相关耐盐基因表达来抵抗胁迫而盐敏感品种中S9612则缺乏相应的耐盐基因使植株受到伤害增加,在Na2CO3处理以后受到伤害最大,对照与处理间甲基化水平差异显著,叶片和根部甲基化水平存在差异,具有组织特异性;多态性片段比对分析可知,同源性基因涉及多条代谢途径,通过多种代谢途径间的协同作用来抵抗胁迫。     

NaCl胁迫对黄瓜种子萌发的影响及DNA甲基化的MSAP分析

【目的】研究黄瓜种子萌发过程中DNA甲基化动态变化情况以及外源施加NaCl对种子萌发及种子DNA甲基化水平的影响,探索DNA甲基化在黄瓜种子萌发过程及NaCl胁迫反应中的作用。【方法】运用甲基化敏感扩增多态性（methylation se nsitive amplified polymorphism,MSAP）技术,分析0、150、200 mmol•L-1 NaCl处理下,黄瓜种子萌发过程（0、1、2、4、6、8 d）的DNA甲基化水平及动态变化情况。【结果】MSAP结果显示,黄瓜种子CCGG位点的甲基化水平约15.25%,以双链甲基化方式为主。种子中DNA甲基化水平在萌发1—2 d略有升高,而在整个萌发过程中呈下降趋势;NaCl处理加剧了甲基化的变化幅度,并使萌发末期的甲基化水平更低。萌发过程中甲基化升高和降低同时发生,分别在不同萌发时期占主导,不同变化类型中CG/CHG（H=A,T,C）位点胞嘧啶甲基化同时变化的类型占主导。甲基化变化同时发生在编码序列和非编码序列中。【结论】黄瓜种子萌发过程的DNA甲基化表现出复杂性,甲基化和去甲基化进程同时进行,并具有时空特异性。NaCl处理降低了种子基因组甲基化水平的稳定性,对种子萌发有抑制作用。     

NaCl胁迫下二倍体和同源四倍体西瓜幼苗DNA甲基化差异分析

【目的】研究二倍体和同源四倍体西瓜幼苗NaCl胁迫后形态学指标差异和DNA甲基化变化情况,分析不同倍性西瓜幼苗之间耐盐差异,结合形态学指标从表观遗传学角度解释二倍体和四倍体抗逆性差异机制。【方法】以3组不同倍性（二倍体、四倍体）西瓜幼苗为研究对象,待长至三叶一心时,用含有0、100、200、300和400 mmol·L^-1 NaCl的1/2 Hoagland营养液处理西瓜幼苗,NaCl处理8 d之后,鉴定西瓜幼苗受到的盐害指数,并运用甲基化敏感扩增多态性（methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP）技术,分析NaCl处理8 d之后二倍体和四倍体西瓜幼苗叶片基因组DNA甲基化水平和模式的变化。【结果】NaCl处理后,形态学指标比较发现,随着NaCl浓度的增加,三组西瓜幼苗的受伤害程度都随着增加,在不同的西瓜品种之间受伤害程度有差异,但是同一品种内同一NaCl浓度下,西瓜幼苗受伤害程度二倍体大于四倍体;从甲基化水平看,西瓜幼苗基因组DNA全甲基化率、半甲基化率、总甲基化率都随着NaCl浓度的增加而降低,同一NaCl浓度处理下甲基化率二倍体大于四倍体,二倍体和四倍体西瓜甲基化水平与其受伤害程度呈正相关;从甲基化模式来看,NaCl胁迫后DNA的去甲基化比率降低,超甲基化比率升高,并且其变化幅度是四倍体大于二倍体,不同倍性西瓜幼苗的甲基化模式与其受伤害程度呈负相关。【结论】NaCl胁迫后西瓜幼苗基因组DNA的甲基化状态发生了变化,并且这种变化与NaCl胁迫程度高度线性相关,西瓜幼苗通过降低甲基化率和降低去甲基化比率来应对NaCl胁迫,四倍体较二倍体有更低的甲基化比率和去甲基化比率,抗逆性四倍体强于二倍体。     

应用MSAP技术对脐橙品种进行DNA甲基化分析

 应用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）技术对24个脐橙品种胞嘧啶甲基化模式和程度进行评估。结果表明，脐橙基因组的CCGG序列中检测到4.7%～15.0%的DNA发生甲基化；18对扩增引物有10对显示有多态性，总共得到639条带，其中43条带为甲基化多态性带，平均甲基化多态性（P）比率达6.7%。结果显示DNA甲基化在脐橙中发生频繁，且品种之间的甲基化模式存在较大差异，脐橙CCGG序列中胞嘧啶甲基化外部（15.0%）多于内部（4.7%）。本文首次运用MSAP技术对脐橙品种进行胞嘧啶甲基化分析表明，使用MSAP检测脐橙品种多态性非常有效。     

不同辣椒品种果实发育过程中DNA甲基化的MSAP分析

【目的】分析辣椒GB14和GB38果实发育过程中酶切位点的甲基化,为在分子水平上研究辣椒红素调控规律、在辣椒遗传育种中奠定理论基础。【方法】对辣椒果实发育成熟过程中的DNA甲基化修饰进行分析。【结果】DNA半甲基化条带比率与全甲基化条带比率均随着籽粒的生长发育而逐渐升高,两种辣椒果实绿熟期和红熟期基因组总体甲基化比例分别为36.51%、36.38%、35.57%和35.45%。对甲基化表现呈多态性变化的8个片段回收、测序分析表明,DNA甲基化发生的位点既存在于基因组的编码区,也存在于非编码区。【结论】在辣椒果实发育过程中,DNA甲基化修饰发生了巨大的变化;CCGG位点的半甲基化水平与辣椒红素积累呈正比。     

低温胁迫下水稻基因组DNA甲基化的MSAP分析

[目的]研究低温胁迫对水稻幼苗DNA甲基化水平及模式变化。[方法]以水稻幼苗为材料,利用66个不同的引物组合对来自对照(CK)、4℃低温胁迫1 d(T_1)、4℃低温胁迫2 d(T_2)、4℃低温胁迫3 d(T_3)和恢复2 d(T_4)的水稻DNA样品进行甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析,探讨低温胁迫和恢复后,DNA的甲基化水平及模式变化。[结果]甲基化水平分析表明,CK、T_1、T_2、T_3处理样本中总甲基化率分别为37.19%、33.79%、33.67%和32.67%。进一步分析表明低温胁迫处理导致水稻DNA总甲基化水平降低,然而恢复处理组(T_4)减缓了这种趋势。[结论]水稻基因组部分位点的甲基化可能参与了水稻对低温胁迫的响应。     

聚乙二醇胁迫下黄腐酸对玉米基因组DNA胞嘧啶甲基化的影响

用不同浓度的黄腐酸浸种处理玉米自交系B73种子,2叶1心时用10%PEG-6000模拟干旱胁迫,3叶期测定干旱相关生理指标,采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术分析DNA甲基化模式及水平。结果表明:各处理组的甲基化敏感扩增多态性分别为74.83%、73.05%、76.50%;各处理组的甲基化敏感扩增单态性分别为25.17%、26.95%、23.50%。各试验组的总甲基化率分别为75.14%、77.02%、74.57%;半甲基化率分别为18.01%、23.39%、18.66%;全甲基化率分别为57.95%、57.13%、53.63%、55.91%。     

运用MSAP研究镉胁迫对拟南芥幼苗基因甲基化的影响

DNA甲基化是表观遗传学的重要组成部分,并在环境胁迫响应中起重要作用。运用甲基化敏感扩增多态性(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术研究0、0.5、1.5、5.0 mg·L-1Cd2+处理对拟南芥幼苗全基因组DNA甲基化水平的影响,结果表明:(1)不同浓度镉处理19 d后,叶片数、地上部鲜重无明显变化,但根长受到显著抑制;(2)选取10对引物扩增DNA酶切产物,所得三个镉处理造成的拟南芥基因组MSAP%均高于对照(35%);(3)随着镉处理的增大,拟南芥基因组甲基化(M)型条带依次减少,去甲基化(D)型条带逐渐增加,并且条带亮度也有所变化;(4)将特异性条带克隆测序后发现,mRNA、假设蛋白、表达蛋白、用于编码假定蛋白的mRNA序列V型质子ATP酶亚组、叶绿体中光合体系II CP47基因、叶绿体DNA、rRNA重复单元、核糖体蛋白等多种序列均存在甲基化修饰现象。这些特异序列可为我们寻找镉胁迫的生物标记物及胁迫响应的机理研究提供一定的依据。     

高粱甲基化连锁群A、B的构建及甲基化位点、甲基化模式的分析

【目的】构建高粱甲基化连锁群A和B,并分析其上的甲基化位点分布及甲基化模式变化。【方法】从高粱品种强优势组合B2V4×1383-2杂交组合获得的F2分离群体（共150个体）为材料,以SSR标记为锚定标记,采用SSR和MSAP标记技术,并用Mapmaker/Exp（Version 3.0）和Map/Draw 2.1软件进行分析。【结果】构建出高粱甲基化连锁群A-a和A-b及甲基化连锁群B-a和B-b,其中,甲基化连锁群A覆盖高粱基因组93.7 cM,包含10个SSR标记、20个MSAP标记,甲基化连锁群B覆盖高粱基因组90.4 cM,包含4个SSR标记、39个MSAP标记;连锁群A-a上甲基化位点仅来源于EcoRⅠ/MspⅠ酶切组合,而其它连锁群上甲基化位点来源于EcoRⅠ/MspⅠ和EcoRⅠ/HpaⅡ 2种酶切组合;甲基化连锁群A-b和B-b上各存在一个稍密集的甲基化位点区域,而连锁群B-a上存在一个较密集的甲基化位点区域;基于同一酶切的高粱亲本间有多态性差异,F2群体存在分离,高粱亲本与杂交种F1的甲基化模式有2种类型的变化。【结论】MSAP标记可以检测到大量的甲基化差异片段,结合锚定的SSR标记,能够有效地构建植物基因组的甲基化遗传连锁群或遗传连锁图谱;在连锁群上检测到3个密集的甲基化位点区域,分别位于SSR标记Xtxp 302、Xtxp 96及Xtxp 304附近;在获得的连锁群中,发生去甲基化反应的甲基化位点数高于甲基化水平提高的位点数。     

全基因组DNA甲基化和转录组联合分析鉴定杜梨耐盐相关转录因子

【目的】鉴定不同杜梨株系根中响应盐胁迫信号的相关转录因子,分析盐胁迫下基因序列DNA甲基化变化与基因表达改变之间的关系,探讨参与调控不同杜梨株系耐盐能力的转录因子成员。【方法】以杜梨耐盐株系和普通株系为试材,在苗期使用200 mmol·L^-1 NaCl对90日龄组培生根苗进行水培处理,以Hoagland营养液为对照。利用火焰石墨炉原子吸收光谱仪测定钠离子含量;利用全基因组DNA甲基化和转录组测序技术从表观遗传修饰和转录调控水平对盐胁迫下转录因子进行生物信息学分析;最后用McrBC-PCR和qPCR对差异转录因子进行验证。【结果】外源NaCl处理24 h后,杜梨植株中钠离子含量显著增加,其中耐盐株系的增加幅度比普通株系小,为普通株系钠含量的73.1%,但根中积累的钠是普通株系含量的1.1倍;杜梨根中检测到69类共2 682个转录因子的表达,盐胁迫后243个转录因子在两个株系中都发生了差异表达,包括AP2/ERF(37个)、bHLH(19个)、bZIP(7个)、HD-Zip(10个)、MYB(30个)、NAC(18个)、WRKY(8个)和ZFP(23个)等家族成员;盐...     

蜂王浆对雌性蜜蜂幼虫dynactin p62甲基化影响

【目的】研究蜂王浆对雌性蜜蜂幼虫dynactin p62甲基化水平影响。【方法】以意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica）和中华蜜蜂（A. cerana cerana）1日龄幼虫为试验材料,分别饲喂意大利蜜蜂蜂王浆和中华蜜蜂蜂王浆,并提取每组3日龄和6日龄幼虫样品的基因组DNA,利用Sequenom MassARRAY技术检测dynactin p62甲基化水平。【结果】饲喂异种蜂王浆可以更显著降低雌性蜜蜂幼虫dynactin p62整体甲基化水平;饲喂同一种蜂王浆,均为6日龄幼虫dynactin p62整体甲基化水平显著低于3日龄;2种蜂王浆对雌性蜜蜂幼虫dynactin p62各位点甲基化水平影响不同。【结论】2种蜂王浆对雌性蜜蜂幼虫dynactin p62整体甲基化水平和各位点甲基化水平影响不同,这说明不同蜂王浆具有不同的生物学效应。     

哈萨克羊MSTN基因的DNA甲基化分析

【目的】研究肌肉和脂肪组织中MSTN基因(生长抑素)的DNA甲基化水平,为改良哈萨克羊品种的选育提供遗传科学依据。【方法】基于亚硫酸氢盐的方法,测序哈萨克绵羊MSTN基因在CpG二核苷酸中的DNA甲基化水平。【结论】6月龄哈萨克羊肌肉MSTN基因DNA甲基化低,脂肪组织DNA甲基化程度最高,股二头肌,股三头肌,半膜肌,半腱肌,背最长肌和脂肪组织的MSTN基因的DNA甲基化概率分别为34.7％,22.6％,23.3％,28％,42.6％和76.7％。【结论】哈萨克羊各组织MSTN基因DNA的甲基化概率没有显著差异。脂肪组织MSTN基因DNA甲基化的最高,肌肉组织MSTN基因的DNA甲基化的概率较低。脂肪的甲基化概率是背最长肌,股二头肌,股三头肌,半腱肌,半膜肌的甲基化概率分别为:1.8倍,2.2倍,3.39倍,2.74倍,3.29倍。其次甲基化从高到低的依次为:脂肪组织>背最长肌>股二头肌>半腱肌>半膜肌>股三头肌。     

玉米钙依赖蛋白激酶全基因组鉴定及抗旱表达分析

【目的】分析研究玉米钙依赖蛋白激酶全基因组鉴定及抗旱表达。【方法】使用NCBI Blast、DNAMAN和MotifScan等程序分析玉米钙依赖蛋白激酶CDPK的蛋白结构域和系统发育。采用Real-time RT-PCR方法分析CDPK基因在干旱胁迫处理玉米幼苗中的表达,评价CDPK基因对玉米干旱胁迫反应能力。【结果】鉴定出了在玉米中含有39个CDPK基因。将CDPK基因分为4个组。每个群体中的成员有共同的蛋白质基序和外显子及内含子结构,共同的进化起源。39个玉米CDPK基因根据它们的系统发育关系分组,并锚定在特定的玉米染色体上。多数CDPK基因在玉米干旱胁迫中的表达水平发生改变,CDPK基因参与对干旱胁迫的响应。【结论】从玉米基因组数据库中鉴定出了39个CDPK基因,大多数玉米CDPK基因在不同组织和不同发育阶段表现出不同的表达水平,CDPK基因在玉米发育中发挥不同的作用。多数CDPK基因在干旱胁迫下的表达量均发生变化。     

干旱胁迫下两个玉米自交系雄穗花器官分化期的转录组分析

【目的】 运用现代分子生物学及高通量测序技术,在全基因组水平鉴定耐旱相关的基因,研究玉米雄穗花器官分化期对干旱胁迫的响应机理, 为抗旱育种将提供新的理论基础。【方法】 以干旱胁迫15 d和正常浇水的耐旱自交系“PHBA6”和干旱敏感自交系“吉63” 花器官分化期的雄穗进行Illumina HiSeq 2000高通量测序分析,将测序得到的Unigene与玉米参考基因组进行比对,利用 RPKM 来衡量样本间的基因表达丰度, 以|log₂foldchange|≥1,P<0.05,FDR≤0.001筛选出样本间的差异表达基因, 并通过 Gene Onto 1ogy (GO ) 数据库、 KEGG pathway 数据库对筛选出的差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】 与正常水分处理相比,耐旱自交“PHBA6”和干旱敏感自交系“吉63”在干旱胁迫下分别有1 394个和1 300个显著差异表达基因,其中共有差异表达基因831个,包括上下调表达趋势是一致的822个基因和9个具有相反的表达模式基因。除这些基因外,各自分别还有563个和469个基因型特异的干旱响应基因,这些特异的干旱响应基因的G0 富集分析的条目并不完全相同,除共同富集在刺激响应,细胞壁改变外,耐旱自交“PHBA6”还富集在激素合成调控,机氮化合物代谢、蛋白结合上,特异的干旱响应基因的KEGG 显著性富集分析在2个自交系中也不完全相同,耐旱自交“PHBA6”还有部分差异基因富集在生物素代谢通路上,另外,筛选出耐旱自交“PHBA6”中在干旱胁迫下差异表达的3个脱水素基因和3个特有差异表达的bZIP、MYB和ERF转录因子。【结论】 胁迫相关基因的特异性响应可能是材料间耐旱性存在差异的主要原因,耐旱自交“PHBA6”中的3个脱水素基因和3个特有差异表达的bZIP、MYB和ERF转录因子基因在玉米耐旱育种中可能有重要的利用价值。     

干旱胁迫对水稻形态及光合特性的影响

[目的]研究干旱胁迫对水稻形态及光合特性的影响。[方法]以水稻品种IR64和Azucena为试验材料,用15%PEG6000模拟干旱,胁迫7 d后,测定水稻植株的形态和生理指标。[结果]干旱胁迫下,水稻幼苗根长增加,株高降低 根冠比增大 不定根生长受抑制,主根上侧根数增多 IR64具有更高的生物量积累,保持了相对较高的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率。[结论]IR64比Azucena具有更好的抗旱性。