水稻品系间杂交种DNA甲基化的遗传变异及转座子的激活

发布时间：2016-12-18 13:40

  本文关键词：日本落叶松实生苗small RNA测序、microRNA鉴定及其目标基因差异表达分析，由笔耕文化传播整理发布。

《东北师范大学》 2008年

水稻品系间杂交种DNA甲基化的遗传变异及转座子的激活

马燕  

【摘要】： DNA胞嘧啶甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,广泛存在于高等动植物中,并在维持基因组稳定性、调节基因表达等方面起着重要作用。有遗传分化的种间或品系间的有性杂交作为一种胁迫方式可以影响后代的甲基化模式,从而改变后代的性状,对作物改良和研究甲基化作用机制具有重要意义。转座子是基因组内可移动、可扩张的遗传元件。研究特定诱导条件下转座子的转座有助于我们全面的理解转座子转座的生物学意义和功能。转座子的转座活性能否遗传给有性后代以及是否继续激活也是一个值得研究的问题。此外,大量研究表明,DNA甲基化和转座子活性之间存在某些相关。本文研究发现,杂交诱导水稻品系间杂交种DNA甲基化发生遗传变异及转座子的激活。主要结果如下: 1.利用MSAP技术对水稻纯系亲本和杂交种的DNA进行甲基化分析。所用的材料为粳稻母本2个,父本6个,共12种杂交组合,每种组合取5株F1代,共84株实验材料。结果表明:水稻纯系和杂交种的甲基化平均水平在12.5%～14.9%;杂交种F1代的甲基化总体水平与母本非常接近;甲基化模式主要以内侧胞嘧啶的甲基化为主;十二个杂交组合的F1代均发生了不同程度的甲基化变异,其中有三个组合F1代的甲基化平均变异频率明显高与其他组合,它们是(01-124♀×Z-35♂,8.36%),(89-45♀×Z-35♂,9.59%),(89-45♀×Z-29♂,10.7%)而其他九组F1代的甲基化平均变异频率只在(2.24%～5.94%);有十个组合F1代的甲基化升高频率明显大与甲基化降低的频率,而另两个组合的甲基化升高频率却明显小于甲基化降低的频率。这两个组合是(89-45♀×Z-35♂),(89-45♀×Z-29♂);通过对甲基化变异的特异带的测序分析发现,变异的序列有的与已知功能的基因或推测蛋白同源,有的与某些蛋白的启动子或内含子序列同源,有的没有同源性;甲基化变异位点在水稻12条染色体上均有分布,其中1号、7号、11号染色体上分布的最多;8号染色体上分布的最少。 2.将甲基化变异较大的三个组合及其杂交种进行Southern blot杂交分析。结果表明:杂交导致多个转座子激活,包括mPing,Ping,Tos17,Osr3, Osr35, Osr42;mPing的激活不完全伴随着Ping的协同激活;mPing的激活状态可以遗传给F2,也可以出现新的激活;Tos17的激活状态也遗传给F2,但未发现新的激活;三个组合的反交F1代未发现mPing激活,暗示正反交之间的差异。 根据以上几方面的研究结果,认为杂交在分子水平上,除导致经典的染色体重组外,还诱导水稻DNA的甲基化变异以及基因组内源转座子和反转座子的转座激活。因此,本文研究结果为作物杂交育种提供了新的理论依据。

【关键词】：
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S511
【目录】：

中文摘要4-5

英文摘要5-9

文献综述9-20

1.D NA 甲基化的分子生物学研究进展9-13

1.1 DNA 甲基化9

1.2 DNA 甲基化的发生机制9-11

1.3 DNA 甲基化的遗传11-12

1.4 DNA 甲基化的变异12

1.5 DNA 甲基化的生物学功能12-13

2. 转座子的分子生物学研究进展13-17

2.1 转座子及其结构特点13-15

2.2 MITE 类转座子的结构特点15-16

2.3 转座子与基因组进化16-17

3. 转座子活性与DNA 甲基化的关系17-18

4. 本研究的背景、目的和意义18-20

材料与方法20-26

1. 实验材料20

2. 实验方法20-26

2.1 植物基因组DNA 的提取与纯化20

2.2 MSAP 分析20-23

2.3 目的性片段的回收、克隆及测序23-24

2.4 Southern 杂交分析24-26

结果与分析26-33

1.水稻亲本纯系及其杂交种的 DNA 甲基化水平和模式的遗传和变异研究26-28

2. DNA 序列测定及同源性探寻28-30

3.杂交对转座子的影响30-33

3.1 杂交诱导水稻F1 代的mPing 及其可能的自主性转座子Ping 的转座激活30

3.2 杂交 F1 代 mPing 激活特性在 F2 代中的遗传30-31

3.3 杂交对其他转座子的影响31-33

讨论33-36

结论36-37

参考文献37-48

附录48-65

致谢65-66

在学期间公开发表论文及著作情况66

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本文编号：218874