杀配子染色体诱导小麦染色体畸变及其后代的细胞遗传学研究

本研究利用形态学和分子细胞遗传学研究方法对中国春-长穗偃麦草二体附加系与中国春-柱穗山羊草(2C)二体附加系的杂交后代F1、F2、F3进行研究,旨在探讨杀配子染色体诱导小麦-外源染色体畸变的频率,为小麦遗传育种提供材料基础。结果表明,杀配子染色体(2C)的丢失与恢复成二体,造成杂种F1、F2的减数分裂行为异常,杂种F3较前2代单价体数明显下降,相对紊乱系数明显低于F2。同时,杀配子染色体连续2次作用,使得附加系中ABDE染色体组受到严重影响,部分染色体产生缺失和易位,在后代传递中易于丢失,而外源E组染色体片段渗入到小麦染色体组中,使得染色体配对异常,产生非理论值的单价体数,导致后代育性下降或败育。本研究共检测F3植株448株,得到易位24株,缺失36株,小麦间易位19株,易位频率为5.36%,缺失频率为8.04%,染色体畸变总频率为13.39%。断裂位点的分布比率依次为:B组A组D组。本研究表明,杀配子染色体诱发染色体畸变频率高,且具有一定的方向性,是创造小麦遗传育种新材料的重要途径。     

~(60)Co-γ射线诱导的小麦基因组DNA的甲基化变异

诱发突变技术在小麦品种改良中具有重要作用,辐射诱变能通过改变DNA甲基化的方式而影响基因组稳定性。本研究分别采用100和150Gy60Co-γ射线处理小麦品种京411(J411)干种子,利用甲基化敏感扩增多态性技术检测处理后幼根和幼叶基因组甲基化相对水平的变化及甲基化模式的变异规律。结果表明,γ射线处理对幼苗的苗高和根长都有显著抑制作用。与未处理对照比较,处理后小麦幼苗叶片和根部DNA胞嘧啶甲基化相对水平均发生变化,叶片的甲基化相对水平下降,而根中升高。2种处理剂量下,叶片和根的甲基化模式变异均表现为CG位点变化率高于CNG位点变化率。不同位点的甲基化模式变异在诱变后也存在一定的差异。叶片中不同剂量下CG位点和CNG位点的去甲基化率都高于相应位点的甲基化率;根部CNG位点在所有剂量下的去甲基化率都低于相应位点的甲基化率,而CG位点在100Gy剂量下去甲基化率高于相应位点的甲基化率,而在150Gy剂量下的去甲基化率则低于相应位点的甲基化率,反映出同一组织同一位点在不同诱变剂量处理下甲基化模式变异存在一定的差异。     

高温多湿胁迫下辣椒DNA甲基化分析

研究辣椒耐高温多湿自交系597和热湿敏感自交系590在苗期高温多湿胁迫前后DNA甲基化的变化情况,探讨DNA甲基化在辣椒高温多湿胁迫反应中的作用。用甲基化敏感扩增多态性技术(methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)分析DNA甲基化变化情况。MSAP分析结果显示,辣椒基因组中约有64.80%~75.89%的CCGG位点发生了胞嘧啶甲基化;高温多湿胁迫4d后,耐高温多湿材料597总体甲基化率和全甲基化率均有所下降,但是热湿敏感材料590总体甲基化率和全甲基化率均有所上升;甲基化水平及状态变化存在品种差异。由此推测,DNA去甲基化是植物耐高温多湿机制的一部分,为进一步深入研究奠定基础。     

紫玉米籽粒呈色过程中DNA甲基化变化的MSAP分析

为了研究紫玉米籽粒呈色的分子机制,本研究以鲜食紫玉米自交系为材料,采用甲基化敏感扩增多态性技术,分析紫玉米籽粒生长发育过程中,呈色组织DNA甲基化水平和模式的变化。试验结果表明,紫玉米籽粒在授粉10d至40d的发育过程中,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,在授粉后10、20、30、40d,半甲基化条带比率分别达到8.12%、8.25%、8.90%和9.83%,全甲基化条带比率分别达到17.24%、17.76%、17.93%和18.14%。通过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。本研究为探讨紫玉米籽粒发育及其色素积累的分子机制提供参考依据。     

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。     

乙烯利处理对棉花子叶DNA表观遗传变化的甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析

棉花(Gossypium hirsutum L.)叶片早衰影响棉花产量和棉纤维质量,而乙烯利是一种重要的植物生长调节剂,对促进植物组织衰老有重要作用。DNA甲基化是表观遗传调控的重要组成部分,在高等植物的基因表达调控中发挥了重要作用。本研究应用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术,探讨在不同乙烯利水平处理下,棉花子叶DNA甲基化水平和甲基化变化模式。结果显示,经300、500和700 mg/L乙烯利处理后,棉花子叶DNA甲基化比值分别为32.99%、35.45%和37.49%,都低于对照组(37.92%);和对照组相比,经不同浓度乙烯利处理后,棉花子叶DNA发生甲基化变化位点的比率分别是2.71%、3.63%和4.88%,而去甲基化位点的比率分别为10.66%、9.84%和9.23%,并且随着乙烯利浓度的增加,棉花子叶DNA甲基化位点与去甲基化位点之比逐渐提高;本研究鉴定了17个MSAP差异基因片段,这些片段与NCBI中已知的功能基因存在同源性,包括果胶甲酯酶基因、细胞色素P450、乙醇脱氢酶基因、肌动蛋白解聚因子、翻译延伸因子等和乙烯利诱导棉花子叶衰老相关基因。研究结果提示,在乙烯诱导棉花子叶衰老的进程中,DNA甲基化参与了棉花子叶衰老的调控,为从基因组水平上揭示乙烯诱导棉花衰老的调控机制提供理论依据。     

镉胁迫下二倍体和同源四倍体油菜DNA甲基化差异分析

二倍体与四倍体在逆境抗性上的差别可以从表观遗传学的角度予以解释。本研究以“矮脚黄”纯合二倍体和同源四倍体油菜为材料,采用DNA甲基化敏感扩增多态性分析（Methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP）方法和HDA-GT12TM全自动凝胶毛细管核酸电泳检测技术,在全基因组水平上研究了CdCl2胁迫下油菜二倍体和四倍体DNA序列中CCGG位点的甲基化水平及模式变化特征差异。采用56对引物在4个处理样品中共检测出9 687个基因位点。结果显示,二倍体和四倍体在镉胁迫下,其总甲基化水平、全甲基化水平和半甲基化水平较各自的对照均有一定程度的上升。由此可见,镉胁迫导致四倍体和二倍体甲基化水平的提高,但四倍体基因组在镉胁迫下拥有更高的DNA甲基化水平。DNA甲基化模式分析表明,镉胁迫导致二倍体和四倍体的过甲基化位点数均高于去甲基化位点数,二者在镉胁迫下去甲基化位点数差异不大,但四倍体发生过甲基化的位点数要明显多于二倍体。     

低温解除牡丹休眠进程中基因组DNA甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析

DNA甲基化是表观遗传调控的重要组成部分,在真核生物的基因表达调控中发挥了重要作用。本实验研究了感受0、6、12、18和24d4℃低温的牡丹(Paeonia suffruticosa)鲁荷红移入温室后的萌动和开花表现,并对其进行了甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)分析。结果表明,4℃低温处理18d可解除鲁荷红内休眠,继续增加低温则进入生态休眠阶段。MASP分析表明,牡丹内休眠期间花芽内DNA甲基化程度很高,甲基化位点占总位点比率的60%以上,以半甲基化为主,在低温处理进程中,甲基化水平总体呈下降趋势。与未经低温的对照相比,约50%的位点发生了甲基化模式变化,低温6、12、18和24d去甲基化位点数和比例分别为97(17.1%)、104(18.6%)、148(24.6%)和218(36.1%),过甲基化的位点数分别为197(34.7%)、137(24.6%)、95(15.8%)和79(13.1%)。研究结果提示,DNA甲基化参与了牡丹内休眠的调控。     

PEG模拟干旱胁迫对石斛DNA表观遗传变化的MSAP分析

利用甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术,研究不同聚乙二醇(PEG-6000)处理浓度下霍山石斛基因组DNA的甲基化水平和变化模式.结果表明:经5%、10%和15%PEG-6000处理的霍山石斛DNA甲基化比率分别为34....     

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。     

高山马铃薯脱毒苗DNA甲基化的MSAP分析

为了解脱毒对高山马铃薯试管苗DNA甲基化水平的影响,探究DNA 甲基化在高山马铃薯脱毒后的作用,结合毛细管电泳检测技术对怀玉山高山马铃薯脱毒苗的基因组DNA甲基化进行MSAP分析。结果表明,怀玉山高山马铃薯常温继代带毒苗甲基化水平较高,经过玻璃化法超低温保存处理但未能脱毒时其甲基化水平有所下降,但甲基化仍处于较高水平,而常规茎尖培养脱毒和玻璃化法超低温疗法脱毒可明显降低试管苗的甲基化水平,且玻璃化法超低温疗法脱毒苗的甲基化水平更低。在怀玉山高山马铃薯超低温保存(未能脱毒)、茎尖常规培养脱毒和超低温疗法脱毒3个处理方式中,去甲基化模式和甲基化模式并存,但均以去甲基化模式为主要趋势,且在去甲基化模式的强弱依次为超低温疗法脱毒>茎尖常规培养脱毒>超低温保存(未脱毒)。本研究结果为怀玉山高山马铃薯脱毒苗的种质保存和规模化生产提供了一定的理论依据。     

盐胁迫诱导玉米苗期DNA甲基化变异的研究

为研究不同浓度盐处理下玉米叶片DNA甲基化情况,以耐盐玉米自交系黑玉米为材料,利用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,分析不同盐浓度胁迫7 d后,玉米苗期叶片胞嘧啶甲基化水平和模式的变化。结果表明,经0(CK)、50、100、150、200、250 mmol·L~(-1)NaCl处理后,基因组DNA甲基化比率分别为52.79%、57.47%、51.98%、47.39%、49.16%、47.06%,其中只有50 mmol·L~(-1)NaCl处理高于CK,其他处理呈降低趋势,去甲基化变化幅度相对较大(1.8%~12.2%);回收差异片段后测序并对序列进行同源比对,结果发现16个甲基化位点涉及植物生长发育的多个基因。本研究结果为玉米耐盐机理的深入研究提供了一定的依据。     

重离子辐射诱导水稻DNA甲基化变化的分析

为了研究不同剂量重离子辐射对植物产生的表观遗传学效应规律,采用2种不同的高传能线密度和不同剂量(0、0.2、2Gy)的12C6+放射流辐照干燥的水稻种子,分别选取辐射水稻三叶期及分蘖期的叶片,通过甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)进行CCGG位点的甲基化状态分析。结果表明,重离子辐射,尤其是高剂量的辐射明显造成水稻DNA甲基化的多态性水平的变化,其中DNA去甲基化的多态性水平明显高于DNA甲基化的多态性水平,且DNA甲基化位点更倾向于CNG。此外,利用全基因组甲基化测序进一步验证了重离子辐射对水稻DNA甲基化的影响。本研究结果为探讨空间辐射引起水稻表观遗传变化的分子机制提供了重要的理论依据。     

重金属镉胁迫下入侵植物黄顶菊表观遗传变异特征

为探究入侵植物黄顶菊在重金属镉(Cd)胁迫下耐受性获得的表观遗传机制,本研究通过网室盆栽试验模拟不同浓度Cd污染生境,采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术对不同Cd浓度胁迫[0(CK)、2(Cd-1)、4(Cd-2)和8(Cd-3) mg·kg^-1]处理植物叶片基因组DNA甲基化变异特征进行分析。结果表明,15对引物共扩增出726条甲基化条带,且引物多态性百分比为84.75%;随着Cd胁迫浓度的升高,黄顶菊叶片全甲基化和整体甲基化发生比例呈逐渐增加的趋势,Cd-1、Cd-2和Cd-3的全甲基化发生比例分别为CK的1.51、1.95和2.11倍,整体甲基化发生比例分别较CK升高了39.28、53.30和63.97个百分点;不同处理下叶片甲基化状态变化分析结果表明,Cd胁迫下黄顶菊基因组DNA重新甲基化和去甲基化2种甲基化模式均有发生,但以重新甲基化类型为主要变化模式;Cd胁迫下植物表型可塑性与表观遗传相关性分析结果表明,DNA全甲基化和整体甲基化水平与黄顶菊生长指标及地上部耐受性指数的表型可塑性呈显著负相关,与抗氧化酶活性、各组织Cd含量及富集与转移系数呈显著正...     

二氧化硫胁迫诱导拟南芥NIT2基因DNA甲基化修饰

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰形式。利用亚硫酸氢盐修饰后测序法和甲基化敏感性限制性内切酶-PCR（MSRE-PCR）法,研究SO2胁迫对拟南芥腈水解酶（NIT2）基因序列中胞嘧啶甲基化状态的影响,分析甲基化特征改变在植物胁迫应答过程中的作用。研究发现,30 mg.m-3的SO2连续熏气3 d后,拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因启动子区域CG和CHH（H为C,A或T）位点甲基化水平下降,总甲基化水平降低,但未检出编码区5′端目的片段中CCGG位点甲基化状态的改变。RT-PCR分析表明,SO2胁迫组拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因的转录水平高于对照组。研究结果表明,SO2胁迫导致拟南芥NIT2基因启动子区甲基化水平降低,NIT2基因转录上调,说明SO2胁迫能诱发拟南芥基因胞嘧啶甲基化水平改变,启动子区甲基化水平的降低可能与防御基因的诱导表达有关,胞嘧啶甲基化修饰参与了植物的抗逆生理过程。