表观遗传变异及其在作物改良中的应用

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1、逢Hereditas(Beijing)2014年5月，36(5)：469—475WWW．chinagene．cn综述表观遗传变异及其在作物改良中的应用江静，钱前2，马伯军，高振宇21．浙江师范大学化学与生命科学学院，金华321004；2．中国水稻研究所，水稻生物学国家重点实验室，杭州310006摘要：天然植物群体中存在着大量的遗传变异，包括遗传物质改变和表观遗传变异，它们是物种赖以生存和进化的源泉。表观遗传变异不涉及DNA序列的改变或者蛋白表达的变化，但可以通过有丝分裂和(或)减数分裂实现世代间的稳定遗传。文章主要从表观遗传变异的重要来源——植物远缘杂交及多倍体化、环境中各种生物

2、和非生物胁迫两方面，总结了表观遗传在作物改良中的应用，分析了它的局限性和存在的问题，并且提出了相应的解决方法。关键词：表观遗传变异；环境胁迫；远缘杂交；作物改良EpigeneticvariationanditsapplicationincropimprovementJingJiang，QianQian，BojunMa，ZhenyuGao1．CollegeofChem~tryandL~eScience，Zh~iangNormalUniversity，Jinhua321004，China；2．StateKeyLaboratoryofRiceBiology，ChinaNationalR

3、iceResearchInstitute，Hangzhou310006，ChinaAbstract：Heritablevariationsinnaturalpopulations，includinggeneticvariationandepigeneticvariation，arethemotiva—tionforadaptationandevolutionofplantspecies．Germplasmcanbe~ansferredstablyfromgenerationtogenerationbymitosisand／ormeiosiswithoutalterationinD

4、NAsequenceandproteinexpression．Here，twoimportantsourcesofepige—neticvariation，distanthybridizationandpolyploidy，andvariousbioticandabioticstresses，areintroduced．Theapplicationofepigeneticvariationincropimprovementanditslimitation，aswellasoptionalsolutions，arealsosummarized．Keywords：epigenetic

5、variation；stress；distanthybridization；cropimprovement1942年，Waddington[1]提出了epigenetics一词，两个分支领域：发育期间或环境条件施加的基因表由于它不符合经典的孟德尔遗传规律，当时定义为达状态的当代记忆(通过有丝分裂继承)和基因表达“基因与环境互作导致的表型”。随着分子生物学技状态的隔代记忆(通过减数分裂继承)。基因表达状态术的进步，现在将其定义为“不涉及DNA序列改变的长期记忆(隔代记忆)在组织之间不发生改变，但的基因表达的可遗传变化”[21。表观遗传信息具有能够通过代间稳定遗传。表观遗传的这两个领

6、域彼收稿日期：2013-12-05；修回日期：2014—02—25基金项目：浙江省杰出青年基金项目(编号：LR12C06001)资助作者简介：江静，硕士研究生，专业方向：水稻分子遗传育种。E—mail：jiangjing6648@aliyun．tom通讯作者：高振宇，博士，副研究员，研究方向：水稻功能基因组研究和分子遗传育种。E—mail：gaozhenyu@caas．cnDOI：10．3724／SP．J．1005．20l4．0469网络出版时间：2014．4．410：30：23URL：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／11．1913．R．20140

7、404．1030．001．html470遗Hereditas(Beijing)2014第36卷此相关，但它们发挥的作用不同，尤其在作物改良表观遗传变异虽然不涉及DNA序列的改变或方面引。者蛋白表达的变化，但是可以通过有丝分裂和(或)作物改良是指改良作物的遗传特性，以培育高减数分裂实现代间传递。表观遗传信息的有丝分裂产优质品种的技术。作物改良的主要途径是通过选传递主要是通过兼性异染色质重塑来实现，而表观取种内或者种间杂交获得改良新品种，以及利用等遗传信息的减数分裂传递主要是通过结构