小麥-黑麥遠(yuǎn)緣雜交后代DNA甲基化的MSAP分析.pdf

1、小麥作為中國(guó)乃至世界重要的經(jīng)濟(jì)糧食作物，隨著全球人口和環(huán)境問(wèn)題的加劇，人們對(duì)小麥產(chǎn)量和質(zhì)量要求愈來(lái)愈高。目前，由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的使用，導(dǎo)致小麥種質(zhì)資源日趨單一，遺傳多樣性減弱，急需從小麥近緣物種引入外源種質(zhì)來(lái)拓寬其有限的遺傳背景。黑麥屬植物具有抗病、抗逆和高產(chǎn)等小麥不具有的優(yōu)良基因，是小麥遺傳改良的重要種質(zhì)資源，通過(guò)小麥-黑麥遠(yuǎn)緣雜交形成的各種異染色體系是實(shí)現(xiàn)向小麥轉(zhuǎn)移黑麥優(yōu)良基因的必須的中間材料，對(duì)這些材料的研究有理論和實(shí)踐價(jià)值。

2、DNA甲基化作為一種重要的表觀遺傳修飾，在基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞分化、基因組印記和系統(tǒng)發(fā)育中起著重要的調(diào)控作用，并可通過(guò)細(xì)胞分裂傳遞給后代，已成為表觀遺傳學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。已有研究表明黑麥二體附加會(huì)引起小麥?zhǔn)荏w的甲基化水平和甲基化模式的改變，但對(duì)黑麥全基因組導(dǎo)入小麥后的DNA甲基化修飾的變化尚未見(jiàn)研究報(bào)道。
　　本研究選用從小麥(My15)與栽培黑麥(Rw)遠(yuǎn)緣雜交后代中選取的一個(gè)抗性單株繁衍而成的三個(gè)不同自交世代株系903-6(BC

3、2F8)、903-6(BC2F9)、903-6(BC2F10)和一對(duì)抗/感分離的姊妹系903-6-1與903-6-2為研究材料，以雙親作為對(duì)照，在抗病性鑒定、花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂行為觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)供試材料進(jìn)行了基因組DNA甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(MSAP)分析，探討黑麥外源染色質(zhì)導(dǎo)入小麥后引起基因組DNA甲基化修飾的變化及其世代間遺傳規(guī)律，以及姊妹系間抗白粉病性狀差異與甲基化修飾的關(guān)系，為黑麥種質(zhì)在小麥遺傳改良中深入應(yīng)用提供理論依據(jù)。研究

4、結(jié)果如下:
　　1、對(duì)表型穩(wěn)定的供試材料進(jìn)行花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂觀察發(fā)現(xiàn)，黑麥染色體導(dǎo)入小麥后，經(jīng)回交和連續(xù)8代以上自交，材料在細(xì)胞學(xué)上已趨于穩(wěn)定。
　　2、應(yīng)用DNA甲基化的MSAP技術(shù)對(duì)供試材料進(jìn)行DNA甲基化擴(kuò)增多態(tài)性分析，發(fā)現(xiàn)黑麥染色質(zhì)導(dǎo)入小麥背景后會(huì)導(dǎo)致基因組甲基化水平的改變，雜交后代總甲基化水平顯著高于雙親，平均為86.16％，而小麥MY15和黑麥分別為71.53％和78.77％，其中后代的平均半甲基化水平均高于雙

5、親，平均為33.63％，而后代的全甲基化水平卻低于雙親，平均為52.00％，由此推測(cè)黑麥基因組導(dǎo)入后可能通過(guò)甲基化水平的變化來(lái)調(diào)控自身以適應(yīng)親本核質(zhì)融合帶來(lái)的沖擊。
　　3、黑麥染色質(zhì)導(dǎo)入小麥背景后會(huì)導(dǎo)致基因組甲基化類型的變化，以超甲基化類型最高，所占比例為20.87％～33.43％，半甲基化類型最少，所占比例為7.27％～11.71％，由此推測(cè)超甲基化修飾可能是外緣種質(zhì)導(dǎo)入后影響受體基因表達(dá)調(diào)控的主要方式。
　　4、對(duì)90

6、3-6三個(gè)不同世代間甲基化水平和甲基化類型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著自交世代的遞增，不同世代間的甲基化水平和甲基化類型差異不明顯，說(shuō)明黑麥染色質(zhì)導(dǎo)入小麥產(chǎn)生的DNA甲基化修飾變化能夠較好的穩(wěn)定遺傳。
　　5、對(duì)抗白粉病性狀差異的兩個(gè)姊妹系903-6-1(抗白粉病，IT=0)和903-6-2（白粉病敏感型（壞死斑），IT=0;）的DNA甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(MSAP)分析表明，二者總甲基化水平差異不大，分別為86.27％和84.40％;甲基