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。     

低温胁迫下白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒基因表达差异

为了解白菜型和甘蓝型冬油菜抗寒基因的表达差异,以6个抗寒性不同的冬油菜为材料,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析常温对照以及4℃、-4℃和-8℃低温处理5d后Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD三个基因的表达差异。结果表明,常温时白菜型与甘蓝型冬油菜Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD基因未被激活,处于同一水平;随着温度的降低,白菜型冬油菜Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD的相对表达量均上升,且均在-4℃时到达峰值;而甘蓝型冬油菜Bn COR25在4℃时到达峰值,Cu/Zn-SOD在-4℃时到达峰值,Bn ICE1的相对表达量在低温胁迫过程中始终低于常温水平;-8℃时白菜型与甘蓝型冬油菜各基因表达量均下降。在整个温度降低过程中,始终表现为白菜型冬油菜Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD的相对表达量显著高于甘蓝型冬油菜,抗寒性强的品种高于抗寒性弱的品种。说明,白菜型与甘蓝型冬油菜间抗寒性的较大差异与这3个基因的表达有关。     

北方强冬性甘蓝型冬油菜生长锥与抗寒性的关系研究

为探究北方强冬性甘蓝型冬油菜（Brassica napus L.）生长锥低温响应特性及其与抗寒性的关系，以冬性不同的甘蓝型冬油菜为试验材料，通过体式显微镜解剖、石蜡切片、扫描电镜等方法观察生长锥形态，通过测定半致死温度（LT₅₀）鉴定不同品种的抗寒性，并对STM等生长锥调控关键基因进行克隆和表达分析。结果表明，冬前低温处理后，强冬性抗寒品种VHTSG10与VHTS309-4苗期的生长锥表面光滑，相对高度较低，弱冬性材料VH天油2288和VH新油23号苗期的生长锥表面有小突起组织，相对高度较高；不同品种间LT₅₀与生长锥相对高度极显著正相关；调控苗期生长锥分化的关键基因BnSTM，其相对表达量与生长锥相对高度显著正相关，而BnCUC2基因相对表达量与生长锥相对高度极显著负相关；BnSTM基因存在1149 bp的完整开放阅读框，编码382个氨基酸，包含KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox_KN 4个保守结构域，与白菜型油菜（Brassica rapa L.）的亲缘关系较近，蛋白序列相似性为98.69%，亚细胞定位分析表明BnSTM蛋白在细胞核表达，参与茎尖分生组织的生长发育，与预测结果一致。因此，冬性越强的甘蓝型冬油菜，苗期生长锥相对高度越低，抗寒性越强，而冬性弱的品种苗期生长锥相对高度越高，抗寒性越差。     

STM和CUC2基因对不同抗寒性白菜型冬油菜生长点的调控研究

为研究抗寒性强的白菜型冬油菜(Brassica rapa)调控生长点(shoot apical meristem,SAM)凹陷生长的SHOOT MERISTEMLESS(STM)和CUP-SHAPED COTYLEDON 2(CUC2)基因,采用RT-PCR技术克隆两基因并进行了表达分析。STM基因CDS序列开放阅读框长度为1 554bp,编码517个氨基酸,该基因在进化上高度保守,其序列属于PLN03226超家族。CUC2基因开放阅读框长度为1 104bp,编码367个氨基酸,该基因保守序列属于NAM超家族,是一个主要由不规则卷曲与延伸链组成的亲水性蛋白。荧光定量分析表明,相同温度处理下,STM基因在抗寒性较强、生长点凹陷的白菜型冬油菜陇油6号和陇油7号中相对表达量均低于抗寒性较弱、生长点凸起的天油4号和Lenox,而CUC2基因相对表达量的变化趋势与STM基因相反;低温(0℃、4℃和-4℃)处理72h后,白菜型冬油菜生长点中STM、CUC2基因均上调表达,表明STM和CUC2基因可能参与抗寒应答及白菜型冬油菜生长点对低温胁迫的响应。     

大豆Argonaute4的生物信息学分析

在RNA介导的DNA甲基化途径(RNA-directed DNA methylation pathway)中,Argonaute4(AGO4)蛋白是DNA被甲基化修饰的关键蛋白。研究大豆中Argonaute4蛋白能够为大豆甲基化研究奠定基础,本研究参考NCBI、Phyto-zome、Uni Prot KB等网站及数据库,对拟南芥的AGO4基因进行同源性分析,确定了大豆中AGO4蛋白及其基因序列,并对其进行分析预测。研究发现,大豆中AGO4包括3个基因Gm AGO4A、Gm AGO4B、Gm AGO4C,它们的一级结构、二级结构及理化性质都很相似,三级结构有差异,大豆AGO4C与拟南芥AGO4结构更相似。在302个野生大豆品系中对Gm AGO4的3个基因的外显子进行核酸及蛋白序列的分析,发现一些大豆品系的蛋白质由于突变三维结构发生了变化。对大豆中AGO4及其参与的甲基化途径的研究具有指导意义。     

烟草抗寒性研究进展

概述了烟草种子发芽期和苗期抗寒性研究的最新进展,在此基础上认为,对烟草抗寒性研究应将低温胁迫与旱、涝、盐碱等其他因素相结合进行研究,利用内源低温诱导蛋白和外源化学物质调控技术来提高烟草的抗寒能力也是未来研究的可行选择。     

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.     

低温条件下小麦叶绿体基因启动子甲基化的变化

为建立小麦叶绿体基因启动子甲基化的检测体系,检测低温胁迫下小麦叶绿体编码基因甲基化的变化规律并分析叶绿体编码基因表达的调控模式,以低温敏感型小麦返白系及其对照矮变1号为材料,选取4个在低温条件下两个材料间表达有差异的叶绿体基因petN、trnC、petD和rrn16S,通过亚硫酸盐测序法(BSP-seq)分别测定低温处理后这些基因(TaMET1,TaDRM和TaCMT)启动子的甲基化率,并用qPCR的方法对这4个基因以及预测定位于叶绿体的三个DNA甲基转移酶基因进行表达量检测。结果显示,叶绿体基因组总的甲基化水平在低温条件下持续增加,基因间启动子甲基化水平变化并不完全一致,基因型之间也略有差异。4个基因的表达量与甲基化水平的相关性不同,petN的表达对甲基化比较敏感,低温诱导甲基化率增加,基因的表达量则下调,但其余3个基因的表达与甲基化率的变化无直接相关性。返白系中三个DNA甲基转移酶基因的表达在低温条件下都呈上调趋势,但矮变1号中的TaMET1与TaCMT基因表达下调。结果为深入研究低温下小麦叶绿体基因甲基化的变化规律及其对叶绿体基因的调控机理奠定了基础。     

辣椒DNA甲基化修饰酶基因的鉴定与表达特征分析

DNA甲基化与去甲基化是表观遗传修饰中一种保守的分子机制,参与植物生长发育、次生代谢和逆境胁迫响应等多种生物过程,受DNA甲基化修饰酶基因的调控.为了解DNA甲基化修饰酶基因在辣椒基因组中的特征,利用生物信息学手段鉴定出14个辣椒DNA甲基转移酶和去甲基化酶基因,并对其进行系统分析.结果表明:辣椒基因组中含10个DNA...     

外源ABA对冬小麦叶片抗寒相关蛋白的影响

为了解外源ABA对冬小麦抗寒性的蛋白质组学影响机制,以强抗寒品种东农冬麦1号和弱抗寒品种济麦22为材料,苗期经外源ABA和钨酸钠(ABA合成抑制剂)处理后,分别于18℃、4℃、-6℃和-20℃进行低温胁迫,对小麦叶片的全蛋白进行聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析。结果表明,低温下,外源ABA诱导处理后,东农冬麦1号叶片产生23、35和51kD特异蛋白,15、43及53kD蛋白上调表达;济麦22叶片产生28和36kD特异蛋白,15、53及76kD蛋白上调表达。     

橡胶树幼态与老态无性系间的MSAP分析

利用MSAP技术,检测橡胶树热研8-79幼态无性系与老态无性系DNA甲基化差异。结果表明,幼态无性系的DNA甲基化水平为33.2%,老态无性系的DNA甲基化水平为22.9%,两者基因组DNA甲基化水平有一定差异,而且DNA甲基化模式也不同。对部分差异片段经同源性比对分析可知,同源序列的功能主要与代谢、细胞生长相关。这些差异可能是导致橡胶树幼态与老态无性系间性状差异的原因。     

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。     

人工老化玉米种子活力指标、生理指标与基因组DNA甲基化变异的研究

以玉米单交种郑单958和先玉335为试验材料,采用老化箱加速种子老化。随着种子老化时间的延长,郑单958和先玉335种子的发芽率、发芽指数、活力指数逐渐降低,老化至8 d,种子活力指标降至极低的水平。过氧化物酶、过氧化氢酶活力逐渐降低,电导率、丙二醛含量逐渐升高。MSAP分子标记扩增出2 750条有效峰值,随老化时间的延长,郑单958的CG甲基化水平呈现出逐渐降低的趋势,先玉335的CG甲基化水平逐渐升高。基因组DNA的CHG与CHG+CG甲基化水平变化不规律,郑单958基因组DNA的CHG和CG+CHG甲基化均高于对照,先玉335基因组DNA的CHG甲基化均低于对照。郑单958和先玉335的DNA发生甲基化模式变异,郑单958 DNA的CG去甲基化模式变异高于超甲基化,先玉335DNA的CG去甲基化模式变异低于超甲基化。相关性分析表明,种子的活力指标、生理指标与基因组DNA的CG甲基化相关系数较高。     

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。     

黄淮麦区主要推广小麦品种抗寒性的演变规律

为给黄淮地区小麦生产以及小麦抗寒育种提供参考依据,选取黄淮麦区20世纪60年代到2000年以后小麦主推品种40个,以实验室冷冻法结合logistic方程计算小麦的半致死温度(LT50),分析不同年份、不同类型小麦品种冬前期(苗期)、越冬期、返青期(分蘖期)、拔节期、孕穗期的抗寒性变化规律。结果表明,随着品种育成时间的往后推移,小麦品种抗寒性总体有逐渐增强的趋势,当前生产上的主要品种的抗寒性要强于一些老品种;不同区域品种的抗寒性也有差异,山东和陕西的品种表现出较强的抗寒性。半冬性品种济麦22、烟农19、良星66和皖麦38在各生育时期均表现出较强的抗寒能力,弱春性品种豫麦18、偃展4110在各生育时期抗寒性均较弱,这与它们在生产上的表现相一致;不同小麦品种在其生育进程中的抗寒性变化规律基本相似。     

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。      

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。     

玉米大斑病病菌对热带玉米种质CML493的DNA甲基化变异与mRNA表达分析

以热带高抗大斑病玉米种质CML493幼苗为试验材料，采用人工接种大斑病病菌处理，采用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）技术和转录组测序（mRNA-seq）技术，对经过接种大斑病病菌处理不同时间的CML493基因组DNA胞嘧啶甲基化进行DNA甲基化模式、DNA甲基化水平分析和mRNA表达分析。结果表明，接种大斑病病菌6、12 d的甲基化敏感扩增多态性分别为78.21%和76.13%，甲基化敏感扩增单态性分别为21.79%和23.87%。接种大斑病病菌6 d时，总甲基化率上升5.49%，全甲基化率上升14.24%，半甲基化率上升6.11%。接种大斑病病菌12 d时，总甲基化率上升6.40%，全甲基化率上升16.73%，半甲基化率上升5.57%。接种大斑病病菌0、6、12 d共检测到2 298个共表达基因，共检测到1 434个共表达上调基因，检测到769个共表达下调基因，上调基因数目显著多于下调基因数目。