DNA甲基化在日本落叶松生长和材质性状中的表观遗传效应分析

发布时间：2018-05-15 02:34

本文选题：DNA甲基化 + 生长性状　；参考：《中国林业科学研究院》2017年博士论文

【摘要】：日本落叶松具有早期速生、材质优良、抗性强以及适应性广等优点,目前已成为我国重要的用材树种。DNA甲基化是植物可遗传表型变异的重要来源。DNA甲基化在植物整个生长发育过程中发挥重要作用。本研究选取湖北建始县长岭岗林场日本落叶松原生种源试验林440个单木作为试验群体,利用甲基化敏感扩增多样性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术检测未成熟木质部基因组DNA甲基化,结合试验群体连年生长及材质性状测定数据,分析天然群体表观遗传多样性、表观遗传分化,以及DNA甲基化对树高、胸径生长过程和木材材质性状的影响。本论文旨在找到影响生长和材质性状的DNA甲基化标记,为日本落叶松分子标记辅助育种及重要数量性状形成的表观遗传机理探索提供重要参考。主要研究结果如下:1.确立了基于毛细管电泳的日本落叶松MSAP最佳反应体系:100 ng DNA模板、0.75 pmol·μL~(-1)引物、2 mmol·L~(-1)Mg2+、0.375 mmol·L~(-1)dNTP和0.05 U·μL~(-1)exTaq DNA聚合酶;筛选出28对杂峰少、多态性高以及信号强的选择性扩增引物组合。利用28对选择性扩增引物获得具有4002个CCGG多态位点的DNA甲基化矩阵。2.日本落叶松天然群体存在丰富的表观遗传多样性。种源间表观遗传多样性指数存在显著差异;种源间外侧胞嘧啶半甲基化及内侧胞嘧啶甲基化比例均差异显著,说明不同种源DNA甲基化模式发生改变;种源间存在着显著的表观遗传分化(Fst=0.068,p0.001),共检测显著分化DNA甲基化标记3089个,其中342个DNA甲基化标记表现出中等或中等以上水平的表观遗传分化。丰富的表观遗传多样性和表观遗传分化可能在种源适应性中起到十分关键的作用。3.解析DNA甲基化对树干生长过程的影响。利用逻辑斯蒂理论生长方程拟合单木树高和胸径生长过程,利用功能作图统计模型分析DNA甲基化对生长过程的影响。基于SAD模型,找到1个影响树高的DNA甲基化标记,为交叉型表观遗传效应标记;基于AR模型,找到3个影响胸径的DNA甲基化标记,为晚期型或混合型表观遗传效应标记。这些DNA甲基化效应标记影响4个重要异时性参数,包括速生期起始时间、最大生长速率时间、速生期结束时间及速生期持续时间。这些DNA甲基化效应标记的发现有助于通过人工选择改变生长类型,进而提高木材产量,获得更大的经济效益。4.解析DNA甲基化对木材材质性状的影响。利用GLM模型找到361个影响木材化学和物理性状的DNA甲基化标记,其中187个标记具有多效性。早材壁腔比、早材纤维长、晚材纤维长、晚材率和早材微纤丝角受到共同的DNA甲基化调控,表现出彼此较强的正相关关系;一些DNA甲基化标记单独影响早材或晚材的物理性状,说明早晚材材质性状的差异与DNA甲基化有关;找到6个同时影响纸浆材改良目标性状的标记,为日本落叶松纸浆材改良工作提供重要参考。早材纤维长宽比、晚材率和晚材纤维长出现种源均值高低分化现象可能是日本落叶松响应环境变化,调整DNA甲基化模式的结果。
[Abstract]:In this paper , we studied the effect of DNA methylation on the growth process of tree height , the growth process and the material properties of Japanese larch . The results are as follows : 1 . The main results are as follows : 1 . The main results are as follows : 1 . The effect of DNA methylation on the growth of plant and the growth of the tree trunk are analyzed . Early wood fiber length , late wood fiber length , late wood ratio and early wood microfibril angle were regulated by common DNA methylation , showing strong positive correlation with each other . Some DNA methylation markers individually affect the physical properties of early or late materials , and it is important to find 6 markers that influence the improvement of the target characters of pulp material .

【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S791.223

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