黑麦B染色体DNA组成特性和表观遗传变异研究

论文摘要

B染色体又称超数染色体（supernumerary chromosome）、附加染色体（accessory chromosome）或额外染色体（extra chromosome），是生物界中广泛存在的、独立于物种染色体组中常规染色体（A染色体）之外的一种特殊染色体。目前，已在约1300种植物和逾500种动物中发现了B染色体，实际含有B染色体的物种数远远不止这些。B染色体具有许多独特的性质：它独立于A染色体之外，不与任何A染色体配对，为非孟德尔遗传，具有不分离机制，不携带或极少携带核仁组织区，无影响表型的基因。本研究运用RAPD法检测遗传背景相似的黑麦JNK种群中含有和不含有B染色体的基因组DNA的序列差异，然后将琼脂糖凝胶电泳中条带清晰的两类基因组的共同条带，以及含有B染色体的基因组的特异条带，切割下来进行纯化，随机引物法标记探针，进而进行Southern杂交。结果表明，含有B染色体的黑麦基因组中具有大量与不含有B染色体的基因组相同的序列，而只有少数特异序列，B染色体和A染色体的DNA组成可能极为相似；筛选的共有条带在两类基因组杂交膜的相同位置具有相同的杂交信号，暗示着两类基因组间DNA组成的相似性，而在B染色体特有序列的杂交信号中也有微弱的0B染色体杂交信号，表明B染色体在DNA组成上与A染色体有相似之处。本研究丰富了对黑麦B染色体DNA分子组成的认识，为B染色体是由A染色体进化而来的假说提供了实验依据，也为进一步探讨B染色体的起源进化问题提供了重要的线索。在RAPD扩增后，从100个10碱基随机引物中筛选出5个，结合对胞嘧啶甲基化敏感程度不同的限制性内切酶HpaⅡ和MspⅠ，分别对含有和不含有B染色体的两类基因组DNA进行酶切，再进行PCR扩增，然后对此扩增产物再次用相同的限制性内切酶切割，即采用CRED-RA（coupled restriction enzyme digestion and random amplification）方法，检测含有和不含有B染色体基因组DNA的甲基化变异。结果表明，含有和不含有B染色体的黑麦基因组中均可以发生CmCGG和mCmCGG甲基化修饰，但与不含有B染色体的基因组相比，含有B染色体的黑麦基因组中发生了更广泛的CmCGG甲基化变异，这些表观遗传修饰可能是B染色体产生表型抑制或基因沉默的一个重要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 B染色体概述
• 1.1.1 B染色体的分布
• 1.1.2 B染色体的特征
• 1.2 黑麦B染色体研究
• 1.2.1 分布和细胞学研究
• 1.2.2 DNA分子组成
• 1.3 B染色体与表观遗传学
• 1.3.1 表观遗传学的提出及含义
• 1.3.2 DNA甲基化
• 1.3.3 DNA甲基化与B染色体的关联
• 1.4 与本论文相关的实验技术原理及特点
• 1.4.1 植物染色体制片技术
• 1.4.2 RAPD技术原理
• 1.4.3 CRED-RA法检测DNA甲基化的原理
• 1.5 课题的研究意义
• 2 材料和方法
• 2.1 材料、试剂和主要仪器设备
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 仪器设备
• 2.1.4 PCR引物
• 2.2 方法
• 2.2.1 细胞学检测
• 2.2.2 种植黑麦
• 2.2.3 基因组DNA的提取及纯化
• 2.2.4 对黑麦基因组DNA进行RAPD扩增
• 2.2.5 基因组DNA酶切和RAPD扩增（CRED-RA法）
• 2.2.6 探针标记和检测
• 2.2.7 Southern印迹杂交
• 3 结果与分析
• 3.1 细胞学检测结果
• 3.2 B染色体对黑麦植株长势的影响
• 3.3 黑麦基因组DNA的RAPD扩增
• 3.4 黑麦B染色体DNA组成特点
• 3.5 双酶切基因组DNA结合RAPD扩增（CRED-RA法）检测基因组DNA甲基化
• 4 讨论
• 4.1 B染色体遗传学和细胞遗传学行为
• 4.1.1 B染色体DNA组成
• 4.1.2 B染色体的核型
• 4.2 黑麦基因组中DNA甲基化的结果分析
• 4.3 B染色体的起源和进化
• 参考文献
• 致谢