小麦（中国春）非整倍体的遗传和表观遗传稳定性分析

发布时间：2017-09-11 10:47

  本文关键词：小麦（中国春）非整倍体的遗传和表观遗传稳定性分析

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【摘要】：多倍体和非整倍体等染色体数目变化的现象在植物中是常见的;这两种染色体核型变化既有着共同的染色体数目变化但又有着显著不同的遗传和生物学效应。相较与成倍性的染色体变异,非整倍体无论是在细胞水平还是个体基因表达水平都对生物产生了更重要的影响。但最近的研究也表明,在新生成的多倍体物种中非整倍体可以连续传递多代,成为新的遗传变异来源并驱动多倍体生物快速的进化。非整倍体很容易恢复到稳定的整倍体状态,而染色体回复的过程中并没有去除非整倍体带来的分子水平的变化。换言之,若非整倍体引起的遗传变化的基因表达可传递给整倍体,那么因非整倍体变化而重新产生的遗传和/或可遗传的表观遗传变化就会引起重要的影响,造成广泛的基因表达的变化也增加了染色质的结构不稳定。然而,目前尚没有关于非整倍体可诱导产生表观遗传变异的报道。本研究利用最初由E.R.Sears创建的中国春小麦(Chinese Spring,CS)非整倍体的第1部分同源染色体组的七种类型非整倍体以及由它们得到的整倍体后代作为实验材料,并以野生型(WT)CS整倍体植物作为对照材料,采用AFLP与MSAP分子标记进行了小麦非整倍体染色体核苷酸序列多态性和甲基化多态性的检测,并通过重亚硫酸盐测序(Bisulfite sequencing)对DNA甲基化变异进行验证,研究了六倍体小麦非整倍体对植株遗传及表观遗传稳定性的影响,探讨非整倍性对小麦的表观遗传稳定的影响即由非整倍性产生的DNA甲基化的变异是否能够传稳定遗传。我们的研究结果表明:1.非整倍体对小麦的等位基因的DNA的组成的改变是微乎其微的,是遗传稳定的。2.普通小麦第一染色体部分同源组的非整倍体植物染色体发生DNA甲基化模式的广泛的变化,并能够稳定遗传给后代个体。3.非整倍体诱导的DNA甲基化变异位点能够均匀地分布在小麦不同染色体上,没有偏好于非整倍体任何染色体。4.非整倍导致转座子等大量重复序列甲基化程度的改变,主要表现为甲基化的降低;同时也对rDNA及细胞色素类等生命活动相关的重要的蛋白活性产生影响,是生物进化变异的重要来源。5.非整倍体的甲基化模式的改变和小麦的表型是相关的。一些类型的非整倍体小麦产生了甲基化变异,并可以把改变的DNA甲基化模式传递到下一代甚至是传递给回复整倍性的子代植株。单体1A,能够造成非整倍体植物本身和整倍体后代的重要的表观遗传差异也证明了这一点。因此非整倍体在初始阶段的新生多倍体的基因组进化中具有重要的作用。
【关键词】：小麦 非整倍体 DNA甲基化 AFLP MSAP
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 英文缩略词11-13
• 引言13-37
• 1.“中国春”小麦的遗传背景13-14
• 2.染色体非整倍性变化的相关概念、机制及研究现状14-23
• 2.1 非整倍体相关概念及分类14-17
• 2.2 非整倍体形成的机制及影响因素17-23
• 3.非整倍体的遗传变化23-24
• 4.非整倍体的表观遗传24-35
• 5.实验的设计及目的和意义35-36
• 6.本实验的技术路线36-37
• 材料与方法37-41
• 1.材料37-38
• 2.方法38-41
• 2.1 利用多色染色体原位杂交鉴定非整倍体38
• 2.2 小麦基因组DNA的提取与纯化38
• 2.3 小麦全基因组限制性片段扩增多态性（AFLP）检测38-39
• 2.4 DNA甲基化敏感扩增多态性检测39
• 2.5 小麦AFLP/MSAP差异性片段的回收、克隆和测序39-40
• 2.6 遗传及甲基化多态性分析40
• 2.7 重亚硫酸盐测序验证40-41
• 结果与分析41-63
• 1. GISH鉴定41-44
• 1.1 S0代小麦GISH鉴定41-42
• 1.2 S1代小麦GISH鉴定42-44
• 2.植株形态比较44-46
• 3.AFLP检测结果与分析46-50
• 4.MSAP检测结果与分析50-53
• 4.1 DNA甲基化水平变化50-52
• 4.2 甲基化变异模式的比较52-53
• 5.甲基化聚类分析53-56
• 6.利用亚硫酸盐测序验证MSAP检测DNA甲基化结果的准确性56-59
• 7.甲基化特异片段的酶切回收及染色体定位59-63
• 7.1 差异性条带切胶回收测序结果统计60-61
• 7.2 回收序列在不同染色体中的分布61-63
• 讨论63-65
• 1.非整倍体所引起的表观遗传对多倍体生物进化的作用63-64
• 2.非整倍体表型与甲基化相关性64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-82
• 附件82-105
• 致谢105-106
• 在学期间公开发表论文及著作情况106

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本文编号：830245