水分胁迫下马铃薯基因组DNA甲基化水平变化分析

DNA甲基化是表观遗传学修饰的重要研究内容之一,在植物生长发育和响应逆境胁迫等过程中起重要作用,其中水分胁迫是对植物生长发育最具危害的逆境胁迫之一。为探索马铃薯DNA甲基化与水分胁迫之间的关系,本研究采用PEG-6000模拟水分胁迫处理两个马铃薯品种‘青薯9号’和‘大西洋’,在PEG0%(对照),5%和10%浓度下,利用MSAP技术检测‘青薯9号’和‘大西洋’甲基化水平变化情况。结果表明:在相同条件下,抗旱型品种‘青薯9号’甲基化水平高均于干旱敏感型品种‘大西洋’。在0%(对照)、5%和10%PEG胁迫下,‘青薯9号’MSAP比率为42.49%、38.14%、49.21%,甲基化水平与对照相比先降低后升高,‘大西洋’MSAP比率29.17%、22.92%、17.58%,甲基化水平逐渐降低。经统计,5%PEG和10%PEG胁迫下,‘青薯9号’和‘大西洋’均出现甲基化和去甲基化现象,其中‘青薯9号’甲基化和去甲基化比率分别为10.92%、6.43%和11.98%、15.36%,‘大西洋’分别为1.59%、8.22%和42.18%、24.34%,甲基化变异模式以去甲基化为主。‘青薯9号’和‘大西洋’均能发生CNG、CG和CG/CNG位点的甲基化和去甲基化,在水分胁迫下会产生较多的CNG和CG/CNG位点。本研究结果为探究马铃薯抗旱机制提供了理论基础。     

栉孔扇贝、虾夷扇贝及其杂交子代的MSAP分析

运用甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术对栉孔扇贝(♀)、虾夷扇贝(♂)及其杂交子一代、子二代基因组DNA胞嘧啶甲基化水平进行了研究,并分析了DNA甲基化与各性状的相关性及其与杂种优势的关系。结果表明,(1)DNA甲基化率与壳宽、总重等表型值呈正相关的关系,而与壳长、壳高、软体重和闭壳肌重4个性状表型值呈负相关的关系,其中闭壳肌重与甲基化率的相关性达到极显著水平(P<0.01);(2)虾夷扇贝、栉孔扇贝、F1代、F2代的总甲基化率分别为32.79%、24.13%、19.98%、20.18%,杂交种F1代的甲基化水平低于双亲,是两种扇贝杂交的结果;F1代的甲基化模式经过了重新调整,其变化相对其亲本主要有4种类型:甲基化水平相同、去甲基化、超甲基化、次甲基化,且去甲基化位点多于超甲基化位点。结果证实杂种优势的产生与杂交种F1代基因组DNA甲基化模式的改变和重新调整有关,丰富了杂种优势机理研究内容。     

不同动物部分组织基因组甲基化程度的差异分析

应用甲基敏感扩增多态性(MSAP)技术,检测和分析了猪、牛、羊、小鼠、鸡和鸭基因组的甲基化程度。结果表明,对CCGG位点,实验中检测的几种动物的甲基化程度多数在0.40￣0.50之间(不包括牛);不同动物来源相同组织基因组的甲基化程度不同,相同动物不同组织基因组的甲基化模式具有特异性;同一种动物,组织基因组的甲基化程度一般都高于血液基因组;另外,哺乳动物与禽类基因组甲基化程度未发现较大的差别,但哺乳动物基因组全甲基化位点较多,半甲基化位点较少。     

二倍体和同源四倍体西瓜的DNA甲基化差异分析

为了解植物不同倍性之间的表现遗传差异,对3个西瓜（Citrullus lanatus）品种克西、中金和枚选的纯合二倍体和同源四倍体进行甲基敏感扩增多态性（MSAP）分析,10对引物共扩增546条带,其中,二倍体较同源四倍体材料之间有3条特异性条带,这些特异性条带无品种差异,系倍性不同所致。带型变化表明,同源四倍体较二倍体有DNA甲基化减少和单链增加现象,但从DNA甲基敏感多态性差异上来看,品种内二倍体和同源四倍体间的DNA甲基敏感多态性差异不大,仅0.02%左右。     

超低温小麦种子和幼苗保存及遗传变异分析

 以小麦（Triticum aestivum L.）品种周98165和开18的种子与幼苗为材料,对它们超低温（液氨中）保存前后的发芽和成活率及田间生长指标进行了研究,并采用AFLP和MSAP技术对其遗传稳定性作了初步探讨。结果表明,小麦种子经超低温保存后,其发芽率和成活率与对照相比有一定的差异,但田间生长,除分蘖数稍低于对照外,其他生长指标与对照相比没有明显区别。而超低温保存后的幼苗,各项生长指标与对照均有显著差异。AFLP技术分析了超低温保存前后的样品,同一品种不同处理间的AFLP带型一致,统计的1500多条带中未见明显差异带型,表明在超低温保存前后无论是种子还是幼苗,其基因组DNA序列均没有发生变异。进一步用MSAP技术分析了超低温保存后的样品的甲基化水平,13对引物共扩增出590多条清晰的带,与对照相比,超低温保存后的材料均产生了不同程度的甲基化变化。其中变异带最多的达83条,变异率高达13.67%,且脱甲基化变化是主要趋势。     

留兰香茎尖超低温保存及遗传变异分析

为了长久保存留兰香种质资源,以留兰香(Menthae spicatae L.)茎尖为材料,对其玻璃化超低温保存条件进行研究,并运用扩增片段长度多态性(AFLP)和甲基敏感扩增多态性(MSAP)对玻璃化超低温保存再生材料(处理组)的遗传与表观遗传稳定性进行分析。结果表明:留兰香试管苗于4℃低温锻炼28d,于添加2mol/L甘油的MS培养基中预培养4d,0℃下于PVS2中脱水50min,液氮保存1h或者更长时间,成活率最高,可达60%左右,再生植株分化正常;超低温处理后再生材料(处理组)与正常继代材料(对照组)之间未发现有DNA片段的差异;与对照相比,处理组的材料均发生了甲基化状态与水平的变化,全基因组DNA胞嘧啶甲基化水平降低,另外,甲基化与去甲基化位点比率分别为8.93%和12.3%,说明超低温处理能够引起DNA甲基化的变化。由此推测,DNA甲基化可能是植物适应超低温保存的机制之一。     

Patterns of Cytosine Methylation in Parental Lines and Their Hybrids of Large White and Meishan Reciprocal Crosses

The extent and patterns of cytosine methylation in blood DNA were assessed, using the technique of methylation-sensitive amplified polymorphism(MSAP),in Meishan, Large White pigs and hybrids of their reciprocal crosses. In all, 1 508 fragments, each representing a recognition site cleaved by either or both of the isoschizomers, MspI and HpaII, were amplified using 20 pairs of selective primers. 10.3% of CCGG sites were methylated in Meishan pigs, 10.5% in Large White pigs, and 10.2% in the hybrids. Cytosine methylation was not significantly different among parental lines and hybrids of reciprocal crosses. Four classes of patterns were identified in a comparative assay of cytosine methylation in the parents and hybrids: (1) the same level of methylation in both parental lines and the hybrids; (2) the same level of methylation in either parent or hybrid; (3) an increased level of methylation in the hybrids compared to the parents, and (4) a decreased level of methylation in the hybrids. 11 crossspecific methylation sites were detected in F1 hybrids of Large White×Meishan, and 10 crossspecific methylation sites in the hybrid of Meishan×LargeWhite. In conclusion, (1) the whole methylation status between parental lines and hybrids was not different, but specific sites were differentially methylated; (2) specific sites were differentially methylated between reciprocal crosses; (3) demethylation and hypermethylation of many sites accounted for mostly (more than 50%) methylated sites in the hybrids compared to parental lines.     

萝卜MSAP体系优化与抽薹过程中MSAP分析

对萝卜基因组DNA的MSAP关键步骤进行了优化并应用于抽薹过程中甲基化样式分析。研究表明,MSAP分析需要较高纯度的模板DNA,HpaⅡ/M spⅠ-EcoRⅠ酶切连接体系中可选用10×T 0.1%BSA Buffer作为通用缓冲液,适宜的酶切连接条件为37℃,4 h;预扩增产物稀释50倍作为选择性扩增体系反应模板,用优化的体系可获得稳定的MSAP银染指纹图谱;在优化体系的基础上,使用18对引物分析了萝卜抽薹过程中DNA甲基化水平的变化情况,结果表明在未现蕾—现蕾—抽薹过程中基因组DNA甲基化水平先降低,随着花茎的伸长DNA甲基化水平又逐渐上升,各个时期,CCGG内侧胞嘧啶完全甲基化程度均高于半甲基化的程度。     

不同浓度镉胁迫对孔雀草DNA甲基化的影响

随着人类活动、工业化发展进程的加快,重金属污染对环境造成了严重危害。本研究通过盆栽试验,利用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,对不同浓度镉(Cd)胁迫下孔雀草(Tagetes patula)基因组DNA甲基化变化情况进行了分析研究。结果表明,经0、50、250和500mg·kg-1浓度Cd~(2+)处理后,基因组MSAP比率分别为24%、30%、35%和41%,全甲基化率分别为20%、23%、25%和27%,这表明重金属胁迫处理后,DNA总甲基化水平随Cd~(2+)浓度升高而呈上升趋势;在DNA甲基化模式变化方面,50、250和500 mg·kg-1浓度胁迫下重新甲基化率分别为10%、10%和11%,重新甲基化为主要的甲基化变化模式。本研究可以为揭示重金属胁迫对植物DNA甲基化变化规律及植物对重金属胁迫耐受性机制提供理论参考。     

泥鳅MSAP技术反应体系的建立及优化

为获得不同倍性泥鳅基因组DNA甲基化水平及模式,以泥鳅Misgurnus anguillicaudatus为研究对象,利用正交试验建立了甲基化敏感扩增多态性( MSAP)方法的反应体系,并利用该方法对二倍体泥鳅鳍基因组DNA进行了MSAP分析。结果表明：最佳双酶切反应体系为800 ng的泥鳅基因组DNA,用EcoR I、 Hpa II和Msp I各10 U,在37℃下反应8 h后即可酶切;最佳预扩增反应体系为模板4μL、预扩增引物0·8μL、0·2 mmol/L dNTPs、1·5 mmol/L Mg2+和 Taq 1 U;最佳选择性扩增反应体系为预扩增产物稀释20倍的模板2μL、引物1·5μL、0·375 mmol/L dNTPs、1·5 mmol/L Mg2+和 Taq 1 U;二倍体泥鳅全甲基化率分别为24·1%、20·8%、22·3%,半甲基化率分别41·4%、20·8%、33·3%,总甲基化率分别为65·5%、41·6%、55·6%。研究表明,该反应体系稳定、可靠、重复性好,为MSAP技术在多倍体泥鳅相关研究中的应用奠定了基础。