白菜與黑芥遠緣雜交及其多倍化過程中表型、遺傳及表觀遺傳變異研究.pdf

1、在遠緣雜交與多倍化過程中，植物會產(chǎn)生不同的基因組反應，涉及遺傳與表觀遺傳的改變。遺傳改變包括基因組片段缺失、堿基改變、rDNA位點改變以及染色體重組等，而表觀遺傳改變主要涉及DNA甲基化修飾、組蛋白修飾及small RNA調(diào)控的改變等。遺傳與表觀遺傳的改變對于雜交后代的性狀形成具有重要影響，如雜種優(yōu)勢的形成。本研究通過白菜（Brassica rapa，基因組:AA）與黑芥(Brassica nigra，基因組:BB)的遠緣雜交及其染色體

2、加倍，觀察到遠緣雜種二倍體(AB)、異源四倍體(AABB)、親本之間存在顯著的表型差異。在此基礎上，首先，利用相關序列擴增多態(tài)性標記（SRAP）分析了白菜與黑芥雜交及多倍化過程中的基因組遺傳改變差異;其次，運用甲基化敏感擴增多態(tài)性標記(MSAP)分析了白菜與黑芥雜交及多倍化過程中的DNA甲基化模式與水平的差異;最后，通過small RNA高通量測序，系統(tǒng)地分析了白菜與黑芥雜交及多倍化過程中small RNA的差異，以期揭示small R

3、NAs對遠緣雜種及其多倍體性狀的影響。本文初步探究了白菜與黑芥遠緣雜交及其多倍化過程中的表型、遺傳及表觀遺傳的變化，為園藝作物的遺傳改良和新品種的創(chuàng)制提供新理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)以白菜（♀，AA）與黑芥(♂，BB)為親本進行遠緣雜交，通過秋水仙素處理異源二倍體（基因組:AB）誘導得到異源四倍體（基因組:AABB）和異源非整倍體。通過觀察異源二倍體、T-異源二倍體（秋水仙素處理過的異源二倍體）、異源四倍體和異源非整

4、倍體的生長情況，發(fā)現(xiàn)AABB與AB相比，表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢。
　　(2)通過SRAP分析了白菜與黑芥遠緣雜交及其多倍化過程中基因組的遺傳改變。結(jié)果表明:21.07％的AABB片段顯示出了多態(tài)性，而AB中的多態(tài)性片段只有10.60％，其中，AABB中表現(xiàn)的新增片段是AB的兩倍。將新增的多態(tài)性片段在NCBI中進行比對分析，部分片段匹配到了同源的功能基因。此外，本實驗觀察到AABB自交得到的F2各植株間表現(xiàn)出相同的表型和基因模式。因此

5、，我們推測在異源基因組的組合及染色體加倍過程中，基因組的遺傳變化的程度與多倍化水平呈正相關;遠緣雜交和染色體加倍都能影響新合成的異源多倍體的基因組結(jié)構(gòu)，并且新增片段可能與新表型的形成有關。
　　(3)通過MSAP分析了白菜與黑芥遠緣雜交及多倍化過程中DNA甲基化模式和水平的改變，結(jié)果表明，AB甲基化模式改變的比例顯著高于AABB，然而，AB和AABB的甲基化水平都低于親本。因此，隨著多倍化水平的提高，DNA的甲基化水平呈現(xiàn)下降趨勢

6、。
　　(4) small RNA高通量測序的結(jié)果表明，AB與AABB的miRNAs表達水平與親本相比較都呈現(xiàn)上升趨勢，其siRNAs表達水平比白菜相比呈上升趨勢，而與黑芥相比呈下降趨勢。此外，隨著倍性水平的提高，miRNAs比例增大，而siRNAs的比例減小。從親本、雜交種、多倍體中一共得到320個已知miRNAs和52個新miRNAs。并且通過定量實時多聚酶鏈反應(qRT-PCR)分析發(fā)現(xiàn)，目標基因的表達水平與miRNAs表達