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《榨菜与紫甘蓝嵌合体后代变异性状发生的分子机理研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、榨菜与紫甘蓝嵌合体后代变异性状发生的分子机理研究嫁接获得的变异性状在园艺作物的生产及科学研究中经常被发现,对嫁接获得变异机理的研究已经成为国内外的热点。本论文以芸薹属蔬菜榨菜(Brassicajuncea(L.)Czern.etCoss.var.tumidaTsenetLee)与紫甘蓝(B.oleraceaL.var.captataL.)嫁接嵌合体为材料,通过嵌合体连续自交获得有性后代GSn(GSn=grafting-selfing,n=generations),观察了GSn发生变异的植物学性状的特点及其遗
2、传规律;通过RNA-seq进行表达谱分析,寻找榨菜与GSn的差异表达基因及其遗传规律,筛选与变异性状可能相关的基因;通过MSAP(meth-ylation-sensitiveamplifiedpolymorphism)分析,探究嫁接引起的DNA甲基化变异及其遗传规律,分析DNA甲基化变异与嫁接获得变异性状的关系;通过smallRNA测序和比对分析,探究smallRNA改变与嫁接诱导的DNA甲基化变异的关系;通过建立DNA序列未改变的F2表观遗传群体,对叶缘裂刻基因进行初步表观定位。本论文取得的主要结果如下:
3、(1)通过榨菜(TTT)与紫甘蓝(CCC)嫁接嵌合体TTC(嵌合体的茎尖分生组织从外层到内层分别是:L1-L2-L3,T代表细胞层起源于榨菜细胞谱系,C代表起源于紫甘蓝谱系,TTT代表亲本榨菜,CCC代表亲本紫甘蓝)有性自交获得GSi,发现GSi存在广泛的表型变异,如:顶端分生组织发育异常,开花提早;叶片顶端由缺刻变为全缘,叶片基部的二级裂刻程度较对照亲本TTT低甚至二级裂刻消失;瘤状茎的膨大变小等。GS1群体中的叶缘裂刻变异稳定遗传了十代,并且符合孟德尔遗传规律。GS1群体中的顶端分生组织变异(包括提早开
4、花)程度各异,且随着GS1的连续自交不断回复到亲本状态。研究表明:嫁接诱导的变异性状包括稳定遗传与回复两种形式,且具有一定的方向性。(2)通过对TTT与GS1、GS3、GS5进行表达谱分析,发现GS1中413个基因的表达水平发生显著变化,其中59个差异基因在GS3和GS5中仍然保持一致的显著差异模式,包括生长素相关基因:auxin-responsiveproteinIAA18和auxin-inducedprotin5A,94个差异基因在GS3和GS5中差异逐渐消失或者差异模式与之前相反,包括衰老相关基因或转
5、录因子:proteinYLS9-like,WRKY22。在两种模式的差异基因中都存在与甲基化相关的基因:FactorofDNAmethylation1和methlttransferase-likeerotoin7A。研究表明:嫁接引起基因表达的改变,包括生长素、衰老及DNA甲基化相关的基因等,且基因表达水平在GSn中的变化规律与嫁接诱导的变异表型的遗传规律一致,即稳定遗传与回复同时存在。(3)通过对GSn进行MSAP分析,发现GS1群体发生了广泛的DNA甲基化模式的变异(5.29%-6.37%)。其中,31
6、.58%(24/76)的DMFs(differentiallymethylatedfragments)能至少稳定遗传五代,而剩余的68.42%的DMFs随着连续自交在逐渐回复。通过对DMFs的功能比对及qRT-PCR(quantitativerealtimePCR)分析,发现嫁接诱导的DNA甲基化变异主要发生在转座子和编码基因的外显子区域,包括提早开花基因FyPP3(dDMF7)和赤霉素调控基因At2g39540(uDMF32),且在具有dDMF7和uDMF32不同DNA甲基化状态的植株间这两个基因的表达确
7、实存在差异。研究表明:嫁接诱导了稳定遗传与回复两种类型的DNA甲基化变异,且变异可能与嫁接获得的叶形与提早开花等变异性状有关。(4)通过对TTT、GS1、GS3和GS5进行smallRNA测序,发现与TTT相比,GSi中共有6704个siRNAs的表达量发生显著变化。将差异siRNAs与DMFs进行匹配,82个差异表达siRNAs匹配到了3个DMFs,包括17条24-nt的siRNAs,并且这17条siRNA都比对到了uDMF9。在GSn中这17条siRNAs的表达量要低于TTT,与之对应的,GSn中uDM
8、F9的CHH甲基化也要低于TTT。研究表明:嫁接能导致siRNA的表达量发生显著改变,且部分差异表达的siRNA可能通过RdDM(RNA-directedDNAMethylation)途径调控CHH甲基化模式的改变。(5)通过GS6×TTT获得F2表观遗传群体,叶缘深裂、叶缘浅裂、叶缘全缘在F2群体中符合1:2:1的孟德尔分离规律。利用512对MSAP引物对叶缘深裂池和叶缘全缘池进行多态性标记筛选70对MS
