入侵植物黄顶菊不同器官和不同发育阶段DNA表观遗传多样性变化特征

DNA甲基化是植物DNA普遍存在的一种表观遗传修饰方式,不仅在植物快速适应新环境中发挥重要的作用,还参与植物生长发育和器官分化特异性过程。本研究通过构建优化的甲基化敏感扩增多态性（MSAP）体系来分析入侵植物黄顶菊不同器官和同一器官不同发育阶段的组织甲基化变异特征。结果表明：器官特异性MSAP体系利用筛选的13对引物共扩增536条条带,其中引物EhHM7对表观遗传多样性贡献率最大,多态性百分比为92.45%;发育阶段特异性MSAP体系利用筛选的14对引物共扩增407条条带,其中EcHM1对表观遗传多样性贡献率最大,多态性百分比为80.56%。甲基化类型变异结果显示,黄顶菊不同器官（根、茎和叶）间以及同一器官不同发育阶段（老叶和嫩叶）的组织间均表现出显著的甲基化水平差异性,半甲基化、全甲基化和整体甲基化三种甲基化变异类型中茎组织的甲基化发生率最高,分别达到30.28%、19.37%和49.66%,老叶组织的全甲基化和整体甲基化率显著高于嫩叶组织,分别达到33.29%和52.77%。主成分分析结果显示,黄顶菊叶片个体分布较根、茎的个体分布更为密集,且嫩叶较老叶密集,表明根个体间和茎个体间均存在较大的差异,这种个体差异大于黄顶菊叶片的个体间差异,且老叶的个体差异大于嫩叶,这种个体间差异在样品采集时不可忽视。所以,在利用表观遗传学方法进行黄顶菊入侵性的研究中,必须要制定科学的采样方案,把植物器官和生长发育阶段特异性作为一个重要因素考虑在内。     

施氮处理下入侵植物黄顶菊表观遗传变异与表型可塑性响应特征

为明确不同氮素水平对黄顶菊入侵性的影响,本文模拟4种农田施氮梯度,采用甲基化敏感扩增多态性(MethylationSensitive Amplification Polymorphism,MSAP)技术研究不同处理下黄顶菊叶片DNA甲基化的变化特征,以及黄顶菊生物量、生长和光合生理指标的表型可塑性响应特征。结果表明:18对引物共扩增出690条MSAP条带,引物多态性百分比为86.38%,T2(275 kg·hm~(-2))和T3(375 kg·hm~(-2))施氮处理下半甲基化和总甲基化水平变化差异显著,各施氮处理的全甲基化水平与CK处理比较变化差异显著;施氮量的升高显著增加了黄顶菊的生物量和根生物量分配,而降低了支持结构生物量分配,同时促进了植物的营养和生殖生长及其光合作用;施氮处理下黄顶菊花蕾数、叶面积指数和根生物量的表型可塑性指数最高,分别为0.824 7、0.666 0和0.531 1,而生物量分配和光合生理指标的表型可塑性指数相对较低,表明黄顶菊主要通过调节自身的营养和生殖生长及根生物量等指标来适应环境氮素水平的变化;表型可塑性与表观遗传变异相关性分析的结果表明,黄顶菊半甲基化、全甲基化和总甲基化水平分别与花蕾数、根生物量、株高、叶面积指数、根生物量呈显著负相关,而与叶生物量比呈显著正相关。     

河北省4个黄顶菊居群的遗传多样性和遗传分化

利用AFLP技术对黄顶菊(F. bidentis(L.).Kuntze)的4个地理种群进行了遗传多样性和遗传分化的研究,并调查了4个地区与黄顶菊种群有关的信息.结果表明4个黄顶菊种群的遗传多样性具有明显差异,不同种群间遗传分化显著.分析表明黄顶菊种群的遗传多样性随着入侵时间的延长和扩展尺度的增大而迅速地提高,与其原产地纬度相似的黄顶菊种群遗传多样性较高.黄顶菊现有遗传结构的形成与其生活史特性、入侵生态学特性以及种群发育阶段有关.聚类分析表明4个种群间具有明显的种源地的地源性亲缘关系.     

云南省粘虫的遗传多样性

粘虫(Mythimna separata)是重要的季节性迁飞的农业害虫,为弄清云南省粘虫的遗传多样性,本研究利用ISSR分子标记技术分析了云南省23个地理种群粘虫的遗传多样性和遗传结构特征。结果表明:100条ISSR引物中共筛选出9条多态性引物,这些引物在23个地理种群粘虫中扩增出198个位点,各种群多态性位点百分比(P)变化范围为44.95%~66.16%,其中以西畴县西洒镇(XS)种群的多样性位点最高,弥渡(MD)种群最低;种群遗传分化系数(G_(st))为0.3,表明30%的遗传变异发生在种群间,70%的变异来源于相同种群不同个体之间;基因流(N_m)为1.669、平均遗传相似系数为0.898 2,UPGMA聚类分析结果表明23个地理种群遗传距离与地理距离相关性不显著(r=-0.085 6,P=0.282 0)。综合遗传多样性结果,云南省粘虫的遗传多样性较高,各地理种群间产生了一定程度的遗传分化;各种群遗传结构相似性较高,居群间变异较小,居群内变异较大;不存在由遗传漂变引起的种群间遗传分化,该研究结果可为云南省粘虫防控策略的制定提供新的思路和方法。     

珍稀濒危植物黄檗种群遗传多样性ISSR分析

利用ISSR分子标记对黄檗17个自然种群作遗传多样性分析,8条引物共扩增出81条带,其中61条具有多态性。结果表明,在物种水平上多态位点百分率(PPL)为75.31%,Shannon多样性指数(I)为0.3045,Nei's基因多样性指数(H)为0.2788。在种群水平上PPL为43.87%,I为0.2243,H为0.2628,种群间遗传分化系数Gst为0.2065,基因流Nm为1.9213。AMOVA分析表明,种群间遗传分化水平Fst为0.2235,黄檗遗传变异主要存在于种群内(77.65%)。Mantel检验表明,黄檗种群间地理距离与遗传距离间存在极显著正相关关系(R=0.789,P0.01)。UPGMA聚类分析将17个黄檗种群分为两大类:华北种群组和东北种群组,地理较近种群有聚集趋势。推测长白山地区为黄檗现代遗传多样性分布中心。     

濒危植物珙桐种群遗传多样性分析

采用ISSR分子标记技术,对珙桐6个种群和光叶珙桐1个种群共117份样品进行遗传多样性分析.结果表明:用12条引物对117份样品进行扩增,共检测扩增位点199个,其中多态性位点177个.在物种水平上,多态性位点百分率(PPL)为88.94%,Neis基因多样性(H)为0.278 4,shannon信息指数(I)为0.418 7.种群水平的多态性相对较低,多态百分率在35.18%~48.74%之间,Neis基因多样性(H)为0.126 0~0.179 5,shannon信息指数(I)为0.188 1~0.265 1.基于Neis遗传多样性分析得出的种群间遗传分化系数(Gst)为0.474 5,表明有47.45%的遗传变异存在于种群间,而种群内的遗传变异占总变异的52.55%,种群间基因流(Nm)为0.553 7.Mantel检测显示,种群间的遗传距离和地理距离之间不存在显著的相关性.     

国外引进辣椒DNA表观遗传多样性分析

从63对MSAP引物中筛选出9对重复性较好和条带清晰的引物,对30份国外引进的辣椒(Capsicum spp.)资源基因组DNA进行MSAP扩增。DNA甲基化模式分析表明,30份辣椒材料甲基化模式主要以全甲基化为主;但是MSP(Methylation-sensitive polymorphisms)聚类和MISP(Methylation-insensitive polymorphisms)聚类均比较离散,相关材料主坐标分析与其聚类分析结果基本一致,DNA甲基化研究并没有将一年生辣椒聚为1个类群。辣椒表观遗传变异相对于基因组遗传变异更为丰富。     

20株香菇菌株的ISSR和F-MSAP分析

利用简单序列重复区间扩增多态性(inter-simple sequence repeat,ISSR)和荧光标记甲基化敏感扩增多态性(fluorescence-labeled methylation-sensitive amplified polymorphism,F-MSAP)分子标记技术对收集到的20株香菇Lentinula edodes菌株进行遗传及甲基化多样性分析。ISSR结果表明,8对引物共可扩增出98条稳定清晰可辨的条带,其中多态性条带89条,多态性比率为90.82%,样品间的遗传相似系数范围为0.520 4~0.9897。F-MSAP结果表明,15对引物共扩增产生13 487个CCGG位点。在全部检测位点中,半甲基化位点为1 704个,平均半甲基化率12.6%;全甲基化位点为1 865个,平均全甲基化率13.8%。进一步将MSAP数据分为甲基化敏感多态性(methylation sensitive polymorphism,MSP)和甲基化不敏感多态性(methylation insensitive polymorphism,MISP)。Mantel检测结果表明,ISSR与MISP分子标记的分析结果有显著的相关性,但ISSR与MSP分子标记的分析结果无显著相关性。说明香菇不同株系间广泛存在DNA甲基化多样性,在育种中具有重要的应用价值。     

四川大头茶在不同生境中的遗传分化

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术分析了缙云山四川大头茶(Gordornia acuminata)在3个群落类型(针阔混交林、四川大头茶纯林和常绿阔叶林)中的遗传多样性和遗传分化.12个引物共扩增出108个产物,其中82个是多态性的,多态位点比率为74%.Shannon指数估算的3个种群的平均遗传多样性为2.2448,总遗传多样性为2.6353,在总遗传变异中,有89.35%存在于种群内,10.65%存在于种群间.对上述研究结果进行了分析和讨论.     

东北地区狍种群的遗传变异

应用随机扩增多态性DNA(RAPD)标记,对东北地区不同狍种群的遗传变异进行了研究。20个随机引物共检出123条带,其中114条带表现出多态性,多态率92.7%。多态条带比率(PPB)、Shannon多样性指数(I)及Nei′s基因多样性指数(h)均显示东北地区狍具有较为丰富的遗传多样性。东北地区长白山、大兴安岭和完达山3个地理种群中,大兴安岭种群遗传多样性最低。采用Nei′s遗传距离、基因分化系数(Gst)、Shannon多样性指数阶层分析和AMOVA分析各种群遗传分化,结果显示,东北地区狍种群存在一定的遗传分化,但分化程度不高,遗传变异主要来自种群内。     

不同产地土壤因子与黄顶菊黄酮类成分相关性分析

分析黄顶菊黄酮类成分与土壤因子的相关性,为黄顶菊的综合利用与防治提供理论依据。以河北省献县的3个村庄附近黄顶菊样地为研究对象,测定样地土壤养分质量分数及黄顶菊黄酮类成分,利用SPSS19.0软件对数据进行多重比较和相关分析。结果显示,速效磷、碱性磷酸酶对黄顶菊地上部分黄酮类成分的积累显著相关;环境的微小变化会影响黄顶菊黄酮类成分的累积。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)凋落物对土壤无脊椎动物群落的影响

以黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵的林地、荒地和沟渠作为调查样地,探讨黄顶菊凋落物对土壤无脊椎动物群落的影响。利用环刀进行取样,3种生境共捕获土壤无脊椎动物54315头,隶属2门10纲17目。3种生境的优势类群皆为蜱螨目和弹尾目,其余类群的相对多度较小。黄顶菊凋落物能够为土壤无脊椎动物提供栖息地与食物来源,进而影响其群落结构及多样性,该影响与黄顶菊自身群体的生长状况有关,在长势较弱的林地生境影响较小,而在长势较强的荒地和沟渠生境影响较大。综上所述,黄顶菊入侵3种生境后,植株及其凋落物能为优势类群提供更好的栖息地和隐蔽所,并通过改变表层腐殖土的主要养分含量,引起土壤无脊椎动物多样性的升高,且土壤无脊椎动物在凋落物层中多样性呈自上而下的升高趋势。     

河八王杂交种F1、BC1及其亲本DNA甲基化水平和模式变化

为分析河八王及后代基因组DNA甲基化水平和遗传模式变化,以河八王及其后代F_1和BC_1为材料,采用甲基化敏感扩增多态性技术(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)结合毛细管电泳技术(Capillary electrophoresis,CE)分析亲本及后代基因组DNA甲基化水平和遗传模式变化规律。结果表明:母本‘GT05-3256’的MSAP比率是59.6%,父本‘GXN1’则是60.5%,其杂交种F_1的MSAP比率是56.4%～59.0%,均低于双亲;BC_1的母本‘YC94-46’的MSAP比率是59.4%,父本‘T6-3’则是59.0%,BC_1MSAP比率是56.9%～69.8%,整体平均为62.8%,平均值高于双亲。BC_1世代总甲基化水平略高于F_1世代水平。F_1和BC_1基因组CCGG位点发生甲基化的方式整体上以内部胞嘧啶双链甲基化为主。在F_1和BC_1中均检测到70种甲基化类型,并进一步分为A、B、C、D和E等5大类,其中A类是亲本向杂交种的甲基化遗传类型;B类是去甲基化类型,表示杂交种相应于其亲本的甲基化减弱;C类是过或超甲基化类型,表示杂交种相应于其亲本的甲基化增强;D类是次甲基化类型,杂交后代甲基化水平比双亲均要低;E类为不定类型。结果显示,B、C、D、E是杂交种的甲基化变异类型;F_1的甲基化遗传类型(A类)比例明显低于BC_1,但变异类型B、C、D、E高于BC_1;杂交形成F_1和BC_1过程中,基因组DNA普遍发生了超甲基化修饰。     

秦巴山区丹参居群遗传与表观遗传多样性比较

以陕西省秦巴山区5个野生丹参居群为材料，分别采用AFLP和MSAP两种分子标记技术对秦巴山区丹参居群的遗传多样性和表观遗传多样性进行比较研究，为丹参种质资源评价和保护、引种驯化和优良品种选育及道地药材品质成因等研究提供依据。结果表明，丹参居群内的个体间在遗传背景和表观遗传多样性上具有较高的相似性。野生丹参居群间的亲缘关系与其地理分布之间有明显的相关性。来源于最东边的两个居群商南居群（SN）和丹凤居群（DF）亲缘关系最近。     

山核桃甲基化敏感扩增多态体系的建立与甲基化初步分析

山核桃Carya cathayensis为浙江省重要的经济树种。近年来细胞生物学及分子标记的研究发现,山核桃中存在无融合生殖,天然群体的多态性不佳,存在印迹数量性状位点（iQTLs）。iQTLs与DNA甲基化有关,而DNA甲基化对生物表观遗传调控起着重要的作用,是可遗传的生物现象。甲基化敏感扩增多态（MSAP）是基于PCR扩增多态性的DNA甲基化检测方法。在建立山核桃MSAP标记体系的基础上对来自3个天然居群的山核桃单株样品进行了分析。结果表明:山核桃存在甲基化,非甲基化相对水平大于总甲基化相对水平,且两者间差异极显著（Wilcoxon Rank Sum检验P < 0.001）,内侧胞嘧啶甲基化相对水平远大于半甲基化相对水平,且两者间差异极显著（分子方差分析及邓肯多重比较,P < 0.001）;天然居群山核桃内侧胞嘧啶甲基化相对水平高,则半甲基化相对水平和非甲基化相对水平则相对较低,反之亦然;居群间存在明显的表观遗传分化,主要变异存在于居群内。此外,山核桃的MSAP体系可用于薄壳山核桃Carya illinoensis,2个物种在位点及位点数上存在差异。     

水分胁迫和杀真菌剂对黄顶菊生长和抗旱性的影响

利用盆栽试验研究水分胁迫下AM真菌对黄顶菊生长和抗旱性的影响,揭示黄顶菊入侵过程中的微生物学机制.以苯菌灵为杀真菌剂,在土壤相对含水量为120％、80％、40％和20％条件下,分别设灭菌和不灭菌两种处理.结果表明,水分胁迫显著降低了黄顶菊株高、干重和主根长,而对AM真菌侵染率无显著影响.施用苯菌灵显著降低了菌根侵染率、叶片保水力、保护酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高了MDA含量.不灭菌处理下黄顶菊植株对土壤有效N和有效P的利用率较高,且植株全N、P含量显著高于灭菌处理,菌根贡献率随土壤相对含水量降低而逐渐提高,重度胁迫分别是渍水条件下的1.84和1.88倍.土壤水分状况和AM真菌的交互作用对黄顶菊生物量和生理指标影响显著.AM真菌共生能够促进黄顶菊根系对土壤水分和矿质营养吸收,改善植物代谢活动,提高抗旱性.实验结果为黄顶菊合理防控措施的制定提供了依据,同时作为丛枝菌根的基础性研究也具有重要的意义.     

重金属铅镉对濒危植物中华水韭(Isoetes sinensis)DNA甲基化的影响

为研究古老植物对重金属胁迫的分子水平的响应,探究重金属对濒危植物DNA甲基化影响的特点,选择两种重金属Pb和Cd对濒危植物中华水韭进行胁迫处理,每种重金属设置3个处理浓度,胁迫处理至第28 d选取叶片,采用MSAP(甲基化敏感扩增多态性)技术测定DNA甲基化程度。试验结果表明:重金属铅和镉均能够对中华水韭DNA甲基化产生影响,甲基化总体水平基本一致(对照、Pb处理和Cd处理分别为46.96%、48.23%和48.1%),但全甲基化水平(Pb处理是28.34%,Cd处理是20.25%)均低于对照(33.91%),而半甲基化水平(Pb处理是19.89%,Cd处理是27.85%)均高于对照(13.04%)。甲基化增强的变化,以无甲基化或内外侧胞嘧啶半甲基化向内外侧胞嘧啶全甲基化变化的模式为主。去甲基化的变化,以内外侧胞嘧啶全甲基化向无甲基化或内侧胞嘧啶半甲基化或全甲基化变化的模式为主。铅和镉胁迫在导致中华水韭DNA甲基化增强所占比率方面几乎相等(39.04%和39.71%),而在去甲基化所占比率方面镉(46.86%)高于铅(33.92%)。     

The allelopathy of Flaveria bidentis (L.) Kuntze, an invasive weed species

To identify the allelopathic effect of Flaveria bidentis (L.) Kuntze (F. bidenti) on other plants, the effects of different extracts from F. bidentis on the growth of several plants were studied by bioassay. Results showed that the water extracts inhibited the growth of corn (Zea mays L.), wheat (Triticum aestivum L.), cotton (Gassypium Hirsutum L.), soybean (Glycine hispida L.), peanut (Arachi shypogaea L.), rice (Oryza sativa L.), crabgrass (Digitaria sanguinalis L.) and rigweed (Amaranthus retroflexus L.), with the most reactive indexes found in root and stem of cotton at −0.85 and −0.88, respectively, at a concentration of 0.2 g·mL⁻¹. However, the water extracts accelerated the growth of rice. In addition, the reactive indexes of the extracts of petroleum ether chloroform, ethyl acetate, acet and alcohol were higher than that of the water extracts, and that of the acet extracts was the highest. The melting point of the refined acetone extract ranged from 192.5°C to 193.5°C, and its maximum absorbing wavelength was 220 nm. This extract was found to be herbicide-active and played an inhibitory role in the growth of crabgrass and rigweed at concentrations of 1000, 500, 100 and 50 mg·L⁻¹. __________ Translated from Journal of Agricultural University of Hebei, 2007, 30(6): 63–67 [译自 : 河北农业大学学报]