盐胁迫下多倍体拟南芥MSAP甲基化分析以及PYL7突变体的创建

发布时间：2018-06-03 16:16

本文选题：拟南芥 + DNA甲基化　；参考：《郑州大学》2017年硕士论文

【摘要】：多倍体植物常常表现一些新特征,如抗寒、抗旱等,抗逆性明显比二倍体增强,当植物受到环境胁迫时,植物会调节基因组甲基化,通过调节基因表达来应对环境胁迫。拟南芥是植物界的“果蝇”,遗传背景简单清晰,用它作为研究多倍体抗逆性机理的实验材料非常理想。为了探究多倍体抗逆性增强的分子机制,我们选用哥伦比亚型拟南芥二倍体和同源四倍体为试验材料,用NaCl作为非生物因素模拟胁迫环境,筛选出12对扩增效果良好的引物进行MSAP和AFLP分析,探究二倍体和同源四倍体在盐胁迫的情况下,基因组稳定性和甲基化的异同;并根据甲基化模式的变化情况,通过实时荧光定量检测ABA通路14个受体基因在不同盐浓度下的表达趋势,并根据表达量与盐浓度的关系我们发现PYL7和PYL8两个基因的表达模式极其相似,故猜测两个基因在基因功能方面可能也有相似之处,为了验证这一想法,我们培育了pyl7拟南芥突变体,为研究PYL7基因功能奠定基础。研究的结果如下:1、在150 mmol/L盐浓度胁迫下种子发芽率:对照组的发芽率为98%(二倍体)和97%(四倍体),处理组发芽率为62%(二倍体)和83%(四倍体);高浓度盐(250 mmol/L)胁迫下植株的存活率分别为56%(二倍体)和80%(四倍体);150 mmol/L盐浓度胁迫下根长相对生长量为13 mm(对照组二倍体和四倍体)和5 mm(处理组二倍体)以及10 mm(处理组四倍体)。得到结论:四倍体具有更好的耐盐能力。2、分别对拟南芥二倍体和同源四倍体施加盐胁迫(150 mmol/L),进行AFLP检测,通过条带比对,发现二倍体在盐胁迫前后,其多态性条带并无缺失或者增加,并且在同源四倍体里也得到了同样的结果,此结果说明:盐胁迫不会对当代植株的基因组造成突变或变异,基因组结构不会发生改变。3、对拟南芥二倍体和同源四倍体施加盐胁迫(150 mmol/L)处理,进行MSAP甲基化分析:(1)二倍体拟南芥甲基化水平变化:在正常生长情况下,二倍体拟南芥根部甲基化水平为总甲基化率61%,其中全甲基化率为36.3%,半甲基化率为24.7%,全甲基化率比半甲基化率高11.6%;外源施加盐胁迫之后,总甲基化率为64.9%,全甲基化率是27.4%,半甲基化率为37.5%,此时全甲基化率比半甲基化率降低10.1%。说明盐胁迫导致基因组内部甲基化模式发生了重大调整。(2)同源四倍体拟南芥甲基化水平变化:没有盐处理的四倍体,其总甲基化率为59.01%,全甲基化占26.9%,半甲基化占32.11%;施加盐胁迫后,其总甲基化率变成61.5%,全甲基化率为30.56%,半甲基化率为30.94%。全甲基化率出现升高,半甲基化率出现降低,但依然保持半甲基化率高于全甲基化率。(3)进一步分析二倍体和同源四倍体甲基化模式的变化,二倍体无胁迫组与胁迫组相比有72.6%的甲基化模式改变,四倍体为78.4%发生了变化,其中二倍体单态性(S型)为27.3%;多态性中,过甲基化(M型)为30.9%,去甲基化(D型)位点数占总甲基化多态性扩增位点数的33.6%,不定型占8.1%。而四倍体为:单态型(S型)为21.7%;多态性中,过甲基化(M型)为30.6%,与对照组二倍体基本持平,去甲基化(D型)位点数占总甲基化多态性扩增位点数的40%,比二倍体的去甲基化率高出7%,不定型占7.8%,去甲基化率升高为两者主要的变化趋势,并且四倍体比二倍体增长的比率更高。4、比较二倍体和四倍体以及胁迫前后的数据可知,总甲基化率的变化不大,但全甲基化和半甲基化所占的比例却出现巨大调整,尤其是二倍体,胁迫后半甲基化率所占比例反超全甲基化率,这可能和胁迫有重大联系。综合甲基化模式变化数据可知:四倍体的甲基化率比二倍体更高。这项研究表明拟南芥基因组甲基化的相似性和差异性,在拟南芥盐胁迫下,四倍体显示出高去甲基化率,这一发现对研究多倍体的耐盐机理是很有意义的。通过分析盐胁迫下ABA通路14个受体基因的表达与盐浓度的关系,分析PYL7基因功能,培育了pyl7突变体,以供实验使用,为研究盐胁迫提供材料支持。
[Abstract]:Polyploid plants often exhibit some new features , such as cold resistance , drought resistance and the like , and the stress resistance is obviously higher than that of the diploid . When the plants are subjected to environmental stress , the plants can regulate genome methylation and respond to environmental stress by regulating gene expression . Genetic background is simple and clear , and it is ideal for studying the mechanism of polytetraploid stress tolerance . In order to explore the molecular mechanism of the resistance enhancement of Polyploid , we selected Columbia arabidopsis thaliana diploid and tetraploids as the experimental materials . The results are as follows : 1 . Under the condition of salt stress , the plant survival rate is 98 % ( diploid ) and 80 % ( tetraploid ) . In order to verify this idea , we found that the methylation level of the diploid and homologous tetraploid plants is 61 % of the total methylation rate under the condition of salt stress . The total methylation rate is 36 . 3 % . The total methylation rate was 64.9 % , the total methylation rate was 59.4 % , the semi - methylation rate was 37.5 % , the total methylation rate was 30.56 % , the semi - methylation rate was 30.94 % , the total methylation rate was 30.56 % , the hemimethylation rate was 30.94 % , the total methylation rate was increased , the hemimethylation rate was reduced , but the semi - methylation rate was still higher than the total methylation rate . ( 3 ) The change of methylation pattern of diploid and autotetraploid was further analyzed , the methylation pattern of diploid was 78.4 % compared with that of diploid .
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q943.2

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