甘蓝型油菜DNA甲基化差异位点的全基因组分布及与重要农艺性状的关系

论文摘要

DNA甲基化是基因组中广泛存在的一种可遗传的化学修饰,在基因表达调控、细胞分化、肿瘤发生、染色质变构、转座子失活、转基因沉默等生物过程中起着重要作用。模式植物拟南芥基因组DNA甲基化的研究已经非常深入,但在农作物尤其是甘蓝型油菜中的相关研究却很少。本研究用甲基化敏感的AFLP分子标记技术检测了两个甘蓝型油菜品种DNA甲基化差异位点在基因组上的分布情况,并初步分析了它们与重要农艺性状之间的关系。采用AFLP技术获得了827个DNA甲基化特异的分子标记,用这些标记加密实验室已有的含599个标记的遗传连锁骨架图,得到了一张含有1106个标记的遗传连锁图。另外用所有的甲基化标记(507个)和转座子特异的标记(16个)在保持它们的遗传距离不变的情况下构建了一张表观遗传连锁图。对各连锁群上甲基化差异位点的分布情况进行分析后发现,不仅各连锁群上检测到的甲基化差异位点的数目相差很大,而且其分布密度也不一样。甲基化差异位点最少的是C05连锁群,只检测到4个差异位点,最多的是A06连锁群,检测到52个差异位点。各连锁群上甲基化位点的平均分布密度的最高值达到了最低值的7倍。把每条连锁群以10 cM为单位分段计算甲基化位点的分布密度,发现同一连锁群的不同区段甲基化位点分布密度很不均匀,最高值达到了平均值的5倍。对A和C两个基因组对比后发现,A基因组各连锁群平均检测到的甲基化位点数目比C基因组多20%。但A基因组和C基因组的平均分布密度比较接近,分别是每100 cM有18和19个位点。统计了连锁图上甲基化差异位点的亲本来源,总体上符合1:1的理论值,但是很多连锁群并不符合1:1。通过甲基化位点与12个农艺性状之间的单标记分析发现,与各性状有极显著相关性的DNA甲基化位点的数目相差很大,品质性状受DNA甲基化影响最大,其次是生长发育性状,影响最小的是产量性状。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 1 文献综述
• 1.1 DNA甲基化与表观遗传
• 1.2 DNA甲基化的发生机理
• 1.2.1 植物基因组DNA的甲基化相关的甲基转移酶
• 1.2.2 DNA从头甲基化（denovo methylation）
• 1.2.3 DNA甲基化的维持
• 1.2.4 DNA的去甲基化反应
• 1.3 DNA甲基化的分布规律
• 1.3.1 DNA甲基化的三种状态
• 1.3.2 DNA甲基化在哺乳动物基因组中的分布
• 1.3.3 DNA甲基化在植物基因组中的分布
• 1.4 DNA甲基化模式的遗传
• 1.5 DNA甲基化的检测方法
• 1.5.1 全基因组水平的甲基化检测
• 1.5.2 特异位点的DNA甲基化检测
• 1.5.3 新发展的DNA甲基化检测方法
• 1.5.4 DNA甲基化检测方法总结
• 1.6 DNA甲基化的功能
• 1.6.1 参与基因组的防御
• 1.6.2 DNA甲基化与基因印迹
• 1.6.3 DNA甲基化与细胞分化
• 1.6.4 DNA甲基化与肿瘤
• 1.6.5 DNA甲基化与基因沉默
• 1.6.6 DNA甲基化调控基因表达的机理
• 1.7 植物DNA甲基化研究
• 1.7.1 DNA甲基化与植物基因组印记
• 1.7.2 DNA甲基化与植物转座子的失活
• 1.7.3 植物甲基化水平变化导致生长发育异常
• 1.7.4 植物DNA甲基化与转基因沉默
• 1.7.5 植物DNA甲基化调节内源基因的表达
• 1.7.6 DNA甲基化与杂种优势的关系
• 1.7.7 植物DNA甲基化的全基因组解析
• 1.8 本研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 DNA的提取
• 2.3 群体DNA的酶切及PCR扩增
• 2.4 多态性引物对的筛选
• 2.5 MS-AFLP标记的获取
• 2.6 连锁图的构建
• 2.7 田间性状的获取
• 2.8 甲基化与性状之间的单标记分析
• 3 研究结果
• 3.1 甲基化差异位点的检测
• 3.1.1 多态性引物对的筛选
• 3.1.2 DNA甲基化差异位点检测及稳定性分析
• 3.2 连锁图的构建
• 3.3 表观遗传连锁图的构建
• 3.4 甲基化差异位点在全基因组中的分布
• 3.4.1 各连锁群甲基化差异位点的数目
• 3.4.2 各连锁群甲基化差异位点的分布密度
• 3.4.3 各连锁群甲基化差异位点与非甲基化位点的分布密度对比
• 3.4.4 各连锁群内部不同区段甲基化差异位点的分布
• 3.4.5 A基因组和C基因组甲基化差异位点的分布比较
• 3.5 检测到的甲基化差异位点在两亲本中的甲基化情况
• 3.6 甲基化差异位点与农艺性状之间的关系
• 4 讨论
• 4.1 DNA甲基化差异位点在甘蓝型油菜基因组中的分布
• 4.2 DNA甲基化差异位点与甘蓝型油菜重要农艺性状的关系
• 4.3 本研究的意义及创新之处
• 4.4 本研究的不足之处及建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢