高壓靜電場對羽衣甘藍種子萌發(fā)過程DNA甲基化的影響.pdf

1、羽衣甘藍為典型的異花授粉植物，雜交優(yōu)勢十分明顯，利用羽衣甘藍的自交不親和性，通過自交純化選育出綜合性狀良好的自交不親和系，以其作為雜交親本，可培育出良好新品種。但是羽衣甘藍經過多代自交后，自交不親和系后代有嚴重退化現(xiàn)象，種子的千粒重幾乎是親和系種子的一半，且生長勢衰退，易感病。這些不利因素，都給雜交育種帶來困難，嚴重影響了羽農甘藍新品種的創(chuàng)新。因此尋找延遲及恢復自交不親和系自交后代退化種子的生長勢、有效保持自交后代品質的手段是亟待解決的

2、難題，這對自交不親和系親本的繁殖及雜交育種具有重要的意義。
　　DNA甲基化在植物的生長發(fā)育中具有重要的調控作用，它是植物正常生長發(fā)育所必需的，本試驗采用甲基化敏感擴增多態(tài)性(methylation sensitive amplification polymorphism，MSAP)技術，以羽衣甘藍自交不親和系9號種子、自交親和系14號種子為研究對象，從表觀遺傳學的角度，對其生長發(fā)育過程以及高壓靜電場處理條件下基因組DNA甲基化水

3、平及模式變化情況進行研究，探討自交不親和系種子退化現(xiàn)象與表觀遺傳規(guī)律的相關性，研究結果如下:
　　1.對9號種子萌發(fā)過程不同時期基因組DNA甲基化狀態(tài)進行分析，結果顯示，DNA甲基化修飾貫穿于種子萌發(fā)的整個過程，基因組CCGG位點發(fā)生甲基化的方式以雙鏈內側胞嘧啶甲基化為主。同時檢測到甲基化與去甲基化事件，從整個萌發(fā)階段來看，主要發(fā)生去甲基化事件。在萌發(fā)前期(0～48h)發(fā)生甲基化位點數(shù)目持續(xù)增多，但在萌發(fā)后期(48h～8d)發(fā)生去

4、甲基化的數(shù)目大量增加，最終導致去甲基化位點數(shù)目是甲基化位點數(shù)目的11倍。在種子萌發(fā)過程中，DNA甲基化模式類型眾多、變化頻繁、涉及位點也較多，存在同一位點甲基化模式的反復變化，證明了DNA甲基化修飾是9號種子萌發(fā)過程中基因表達的重要的調控方式。
　　2.對分別萌發(fā)0h和48h的9號和14號種子基因組DNA甲基化差異的研究，顯示兩個品系之間表現(xiàn)出了較大的甲基化狀態(tài)差異。在相同發(fā)育時期，9號在總甲基化、全甲基化、半甲基化水平上均不同程

5、度高于14號。隨著種子的萌發(fā)，9號與14號甲基化狀態(tài)的差異也表現(xiàn)出來，9號全甲基化水平明顯上升，半甲基化水平幾乎不變;而14號變化趨勢相反，半甲基化水平明顯上升，全甲基化水平幾乎不變。
　　3.通過記錄和計算種子在萌發(fā)過程中的各項宏觀指標，結果表明高壓靜電場可促進9號種子的萌發(fā)和幼苗的生長發(fā)育，改善種子品質，表明高壓靜電場處理是恢復或延遲羽衣甘藍自交不親和系退化種子生長勢，保持自交后代品質的有效手段之一。電場強度4kV/cm，處理

6、時間30min是電場處理最適宜劑量。
　　4.利用MSAP，從表觀遺傳學角度解釋高壓靜電場促進種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育的分子機理。自交不親和系9號種子經高壓靜電場處理后，總甲基化水平下降，其中全甲基化水平略有升高，半甲基化水平下降顯著。有19.64％的甲基化位點發(fā)生了甲基化狀態(tài)的改變，同時發(fā)生甲基化與去甲基化事件，以去甲基化為主。
　　5.對羽衣甘藍基因組甲基化修飾位點差異片段進行回收、測序、比對分析，從中鑒定出許多與植物生長