杨树全同胞异源异倍体群体生长变异规律及其DNA甲基化变异模式研究

发布时间：2020-07-12 21:27

【摘要】：非整倍性染色体数目变异由于打破了生物体基因组剂量的平衡,往往造成丰富的表型变化,在植物遗传改良研究中被广泛利用。然而,由于缺乏合适的研究材料,有关木本植物染色体非整倍性变异对表型变异的影响及分子机制尚不明确。本研究以二倍体‘毛新杨’(Populus tomentosa × P.bolleana)与三倍体‘银中杨'(P.alba×P.berolinensis‘Yinzhong')杂交获得的1个具有丰富染色体数目变异类型的全同胞异源异倍性子代群体为材料,在解析其不同个体染色体组成的基础上,对该群体的株高、地径等表型变异规律进行了研究,并分析了其DNA甲基化变异模式。相关研究对于明确与杨树重要性状形成相关的染色体组合类型,指导杨树乃至林木染色体工程定向育种策略的制定,具有一定的理论和实践意义。主要研究结果如下:1.开发了基于SSR分子标记的杨树非整倍体分子核型分析技术体系,并结合基因组重测序对'毛新杨' X '银中杨'的65个子代的染色体组成进行了解析。研究发现,这65个杂交子代中存在2个二倍体(2n=2x),26个染色体数目介于38～57之间的超二倍体(2n=2x～3x),24个染色体数目介于57～76之间的超三倍体(2n=3x～4x),10个四倍体(2n=4x)以及3个染色体数目稍多于76的超四倍体(2n=4x+)。同时,还检测到其中部分子代植株存在染色体缺失和重复等结构变异。2.'毛新杨' × '银中杨'全同胞异源异倍体子代植株在苗期生长方面存在差异。对一年生嫁接苗的生长调查分析,父母本株高平均值为182.41cm,2x组株高平均值为160cm,4x组株高平均值为163.75cm,非整倍体组株高平均值为112.33cm;父母本地径平均值为13.51mm,2x组地径平均值为12.32mm,4x组地径平均值为11.34cm,非整倍体组地径平均值为9.50mm。总的来说,非整倍体植株在苗期株高、地径等生长指标方面,与亲本、二倍体和四倍体同胞相比总体处于劣势,但其中也存在少量生长较为优良的个体。父母本的光合速率表现要优于各子代倍性组,亲本光合速率平均值为21.14μmolCO2m-2s-1,整倍体组光合速率平均值为1 8.99μmolCC2m-2s-1,非整倍体组光合速率平均值为1 8.53μmolCO2m-s-1。整倍体组与非整倍体组相比,光合速率没有表现出明显的优势。3.'毛新杨' × '银中杨'异倍体杂交子代与亲本相比,普遍发生了 DNA去甲基化现象。利用甲基化敏感扩增多态性技术(Methylation Sensitive Amplified Polymorphism,MSAP)技术对该全同胞异源异倍性群体DNA甲基化变异进行分析,利用33对具有良好多态性的引物对65个个体进行MSAP分析,共检测到24256个位点,在所有子代中,遗传自父母本的各类型甲基化位点共14536个,发生变异的位点有9720个。子代发生非甲基化的位点数为6602个,占子代各类型甲基化水平的52.76%;发生全甲基化的位点数为2515个,占子代各类型甲基化水平的20.10%;发生半甲基化的位点数为3396个,占子代各类型甲基化水平的27.14%。父本非甲基化水平为36.34%,全甲基化水平为27.62%,半甲基化水平为36.05%;母本非甲基化水平12.56%,全甲基化水平和半甲基化水平均为43.72%。综上,子代普遍发生了去甲基化现象。子代中,非整倍体与四倍体甲基化水平高于二倍体,表明同胞间染色体剂量的差异对甲基化水平存在影响。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S792.11
【图文】：

银中杨,毛新杨,子代,染色体组成

ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｏｍｅ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｉｎ邋ｏｆｆｓｐｒｉｎｇ逡逑２．２．４．逦‘毛新杨’邋Ｘ邋‘银中杨’子代染色体剂量水平分析逡逑６５个个体染色体剂量水平在１９条染色体中的分布如图２－４所示：在ＣｈｒＯｌ？Ｃｈｒ邋１９逡逑中，ＣｈｒＯｌ、Ｃｈｒ０５和Ｃｈｒ０９三条染色体上出现了邋５ｘ，对应所测个体中的３个超四倍逡逑体；发生过结构变异的染色体为Ｃｈｒ０１￣Ｃｈｒ０７和Ｃｈｒｌ３？Ｃｈｒｌ９，１９条染色体中有１４逡逑条发生过结构变异，其中Ｃｈｒ０６发生结构变异的频率最高，在６个个体中均发现有逡逑Ｃｈｒ０６的部分区段缺失

银中杨,毛新杨,子代,结构变异

Ｉ邋３邋ｔｉＮＷ＾邋＾逦一一—邋一＞邋吟p哄危咤寰硌褐跺义贤迹玻趁卵睿劐濉醒睢哟胁糠盅救旧遄槌煞治鲥义希疲椋纾玻冲危校澹簦铮恚澹睿簦铮螅徨澹澹校澹猓铮欤欤澹幔睿幔╁錘B邋（．Ｒ邋ａｌｂａ邋ｘ邋Ｐ．邋ｂｅｒｏｌｉｎｅｎｓｉｓ）邋＇Ｙｉｎｚｈｏｎｇ５］邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ逡逑ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｏｍｅ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｉｎ邋ｏｆｆｓｐｒｉｎｇ逡逑２．２．４．逦‘毛新杨’邋Ｘ邋‘银中杨’子代染色体剂量水平分析逡逑６５个个体染色体剂量水平在１９条染色体中的分布如图２－４所示：在ＣｈｒＯｌ？Ｃｈｒ邋１９逡逑中，ＣｈｒＯｌ、Ｃｈｒ０５和Ｃｈｒ０９三条染色体上出现了邋５ｘ，对应所测个体中的３个超四倍逡逑体；发生过结构变异的染色体为Ｃｈｒ０１￣Ｃｈｒ０７和Ｃｈｒｌ３？Ｃｈｒｌ９，１９条染色体中有１４逡逑条发生过结构变异，其中Ｃｈｒ０６发生结构变异的频率最高，在６个个体中均发现有逡逑Ｃｈｒ０６的部分区段缺失

株高,银中杨,毛新杨,子代

逦２５７．５８逦３３３．２７逦１３５．９４逦３６．３５逦１４９７．４２逦０．１４逡逑３．２．２．逦‘毛新杨’邋ｘ邋‘银中杨’子代群体的株高变异分析逡逑总体而言，父母本的株高长势优于各子代倍性组（图３－１），整倍体２ｘ组和４ｘ组逡逑株高长势接近，但４ｘ组个别单株表现要优于２ｘ组。３ｘ￣４ｘ组优于２ｘ？３ｘ组和４ｘ＋组，逡逑４ｘ＋组最优单株株高为１８７．３３ｃｍ，要低于其它各组，２ｘ？３ｘ组拥有表现最差的单株，逡逑株高为４５ｃｍ，邋３ｘ？４ｘ组拥有非整倍体组中表现最优的单株，株高为１７０．６７ｃｍ。整倍逡逑体２ｘ和４ｘ组在苗期株高表现明显优于各非整倍体组，虽然非整倍体组整体上处于一逡逑种劣势，但其中也存在个别的单株表现优良。逡逑２００－逦逡逑［＿＿Ｊ逦丁逦［逡逑，￣ｔ￣逦ｉ逦Ｔ逡逑？逦——丁逦：＿邋逦邋逦逡逑＇ｖ＊邋１５０邋－逦１逦ｍｕ．S脋=备ｖ邋■逦—ｓ—逦—１一逡逑！逡逑ｒ－逦＿NN—逡逑５０邋－逡逑１逡逑ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逡逑ｆａｍａｌｅ邋ｐａｒｅｎｔ邋２ｘ逦２ｘ－３ｘ逦３ｘ－４ｘ逦４ｘ逦４ｘ＋逦ｍａｌｅ邋ｐａｒｅｎｔ逡逑图３－１邋‘毛新杨’邋Ｘ邋‘银中杨’子代及亲本的株高分析逡逑Ｆｉｇ．３－１邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋Ｈｅｉｇｈｔ邋ｏｆ邋ｓｅｅｄｉｎｇｓ邋ｆｏｒ逡逑｛Ｐ．邋ｔｏｍｅｎｔｏｓａ邋ｘ邋Ｐ．邋ｂｏｌｌｅａｎａ）邋ｘ邋（Ｒ邋ａｌｂａ邋ｘ邋Ｐ．邋ｂｅｒｏｌｉｎｅｎｓｉｓ邋４Ｙｉｎｚｈｏｎｇ

【参考文献】