盐渍条件下双胚苗水稻同源3N和2N基因组DNA甲基化研究

论文摘要

盐分过多使土壤水势下降,严重阻碍植物生长发育,这已成为限制盐碱土地区作物收成的制约因素。目前,全球耕地的20%受到盐害的威胁。由于多倍体分布比二倍体更广泛,因而对逆境可能具有更广的适应力,具有多种生物特性,但至今我们对这种适应性及生物特性的原因了解不多。目前,多倍体进化与基因表达研究已成为多倍体研究的前沿,取得的主要成果是多倍化后迅速发生了基因表达多态性分化,包括多倍体群体内不同单株间多态性表达与器官特异性表达变化。然而研究主要集中于小麦、棉花、芸苔等偶数倍性的人工异源多倍体,同源多倍体甲基化与基因表达变异研究仅有少数几个例子:如酵母和拟南芥等;自然多倍体中也仅少数几个最近起源的多倍体如大米草、婆罗门参和千里光知道并能获得其起源亲本而对其进化与表达有所研究;自然发生的同源三倍体水稻DNA甲基化与基因表达变化研究很少。最近,Boyko等的研究称,表观遗传学领域的最新发现和基因遗传与表达的可逆性控制的研究进程使得我们相信:生物体（特别是植物）或许有一个可变通的短期机制来应对逆境压力。同时Vanyushin称,DNA甲基化控制着所有的基因功能,是细胞分化和基因沉默的一种机制;DNA甲基化在基因调控过程中的本质作用,是表观遗传学和表观基因组学具体化的根本所在。由此我们认为,从表观遗传的核心DNA甲基化的角度研究植物的抗逆性是必要的。本研究中采用盐渍培养的双胚苗水稻SARⅡ-628中自然发生的同源三倍体和对应二倍体为研究材料,利用同裂酶MspⅠ和HpaⅡ分析了它们在盐胁迫后甲基化的变异情况。结果显示:盐渍后的SARⅡ-628自然同源三倍体和对应二倍与对照相比较,除双链外甲基化类型保持不变以外,其它甲基化类型甲基化水平均有小幅度的上升。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1.文献综述
• 1.1 植物抗逆性概述
• 1.1.1 逆境对植物生长发育的影响与植物抗逆性的表现
• 1.1.2 植物抗（耐）盐的机制
• 1.1.3 植物的表观遗传抗逆现象
• 1.1.4 植物中与逆境相关的主要酶
• 1.2 多倍体与表观遗传
• 1.2.1 多倍体极其形成
• 1.2.1.1 未减数配子
• 1.2.1.2 合子染色体数目加倍
• 1.2.1.3 人工诱导多倍体
• 1.2.2 多倍体的遗传分析模式
• 1.2.3 多倍体进化中的遗传变异
• 1.2.4 异源多倍体中基因表达调节机制
• 1.2.5 同源多倍体中基因表达调控机制
• 1.3 DNA甲基化
• 1.3.1 DNA甲基化的概念
• 1.3.2 参与植物DNA甲基化的酶
• 1.3.3 MBD与DNA甲基化的主要功能
• 1.3.3.1 MBD概述
• 1.3.3.2 DNA甲基化的主要功能特点
• 2.材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 水稻材料
• 2.1.2 主要试剂材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 多倍体初步筛选
• 2.2.2 倍性鉴定
• 2.2.3 原始材料的盐渍培养
• 2.2.3.1 盐浓度的确定
• 2.2.3.2 胁迫培养与取材
• 2.2.4 DNA粗提、纯化、定量与纯度测定
• 2.2.5 SSR分析
• 2.2.6 DNA甲基化分析
• 2.2.6.1 基因组的酶切、连接、预扩增和选择性扩增
• 2.2.6.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 2.2.6.3 胶板染色
• 3.结果与分
• 3.1 多倍体的筛选与倍性鉴定
• 3.2 盐胁迫效果鉴定
• 3.2.1 外观形态对照
• 3.2.2 SOD活性对照
• 3.3 基因组DNA的提取与纯化
• 3.4 微卫星分析
• 3.5 DNA酶切与PCR扩增
• 3.6 PAGE电泳结果及分析
• 4.讨论
• 4.1 本实验材料在甲基化研究中的优势
• 4.2 本研究的不足与解决方案
• 4.2.1 材料盐胁迫培养存在的问题
• 4.2.2 SSR分析准确性不足
• 4.2.3 MSAP存在的问题
• 4.3 相关后续研究
• 参考文献
• 致谢