高壓靜電場(chǎng)對(duì)羽衣甘藍(lán)種子萌發(fā)過程DNA甲基化的影響.pdf

1、羽衣甘藍(lán)為典型的異花授粉植物，雜交優(yōu)勢(shì)十分明顯，利用羽衣甘藍(lán)的自交不親和性，通過自交純化選育出綜合性狀良好的自交不親和系，以其作為雜交親本，可培育出良好新品種。但是羽衣甘藍(lán)經(jīng)過多代自交后，自交不親和系后代有嚴(yán)重退化現(xiàn)象，種子的千粒重幾乎是親和系種子的一半，且生長(zhǎng)勢(shì)衰退，易感病。這些不利因素，都給雜交育種帶來(lái)困難，嚴(yán)重影響了羽農(nóng)甘藍(lán)新品種的創(chuàng)新。因此尋找延遲及恢復(fù)自交不親和系自交后代退化種子的生長(zhǎng)勢(shì)、有效保持自交后代品質(zhì)的手段是亟待解決的

2、難題，這對(duì)自交不親和系親本的繁殖及雜交育種具有重要的意義。
　　DNA甲基化在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要的調(diào)控作用，它是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，本試驗(yàn)采用甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(methylation sensitive amplification polymorphism，MSAP)技術(shù)，以羽衣甘藍(lán)自交不親和系9號(hào)種子、自交親和系14號(hào)種子為研究對(duì)象，從表觀遺傳學(xué)的角度，對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育過程以及高壓靜電場(chǎng)處理?xiàng)l件下基因組DNA甲基化水

3、平及模式變化情況進(jìn)行研究，探討自交不親和系種子退化現(xiàn)象與表觀遺傳規(guī)律的相關(guān)性，研究結(jié)果如下:
　　1.對(duì)9號(hào)種子萌發(fā)過程不同時(shí)期基因組DNA甲基化狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，DNA甲基化修飾貫穿于種子萌發(fā)的整個(gè)過程，基因組CCGG位點(diǎn)發(fā)生甲基化的方式以雙鏈內(nèi)側(cè)胞嘧啶甲基化為主。同時(shí)檢測(cè)到甲基化與去甲基化事件，從整個(gè)萌發(fā)階段來(lái)看，主要發(fā)生去甲基化事件。在萌發(fā)前期(0～48h)發(fā)生甲基化位點(diǎn)數(shù)目持續(xù)增多，但在萌發(fā)后期(48h～8d)發(fā)生去

4、甲基化的數(shù)目大量增加，最終導(dǎo)致去甲基化位點(diǎn)數(shù)目是甲基化位點(diǎn)數(shù)目的11倍。在種子萌發(fā)過程中，DNA甲基化模式類型眾多、變化頻繁、涉及位點(diǎn)也較多，存在同一位點(diǎn)甲基化模式的反復(fù)變化，證明了DNA甲基化修飾是9號(hào)種子萌發(fā)過程中基因表達(dá)的重要的調(diào)控方式。
　　2.對(duì)分別萌發(fā)0h和48h的9號(hào)和14號(hào)種子基因組DNA甲基化差異的研究，顯示兩個(gè)品系之間表現(xiàn)出了較大的甲基化狀態(tài)差異。在相同發(fā)育時(shí)期，9號(hào)在總甲基化、全甲基化、半甲基化水平上均不同程

5、度高于14號(hào)。隨著種子的萌發(fā)，9號(hào)與14號(hào)甲基化狀態(tài)的差異也表現(xiàn)出來(lái)，9號(hào)全甲基化水平明顯上升，半甲基化水平幾乎不變;而14號(hào)變化趨勢(shì)相反，半甲基化水平明顯上升，全甲基化水平幾乎不變。
　　3.通過記錄和計(jì)算種子在萌發(fā)過程中的各項(xiàng)宏觀指標(biāo)，結(jié)果表明高壓靜電場(chǎng)可促進(jìn)9號(hào)種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，改善種子品質(zhì)，表明高壓靜電場(chǎng)處理是恢復(fù)或延遲羽衣甘藍(lán)自交不親和系退化種子生長(zhǎng)勢(shì)，保持自交后代品質(zhì)的有效手段之一。電場(chǎng)強(qiáng)度4kV/cm，處理

6、時(shí)間30min是電場(chǎng)處理最適宜劑量。
　　4.利用MSAP，從表觀遺傳學(xué)角度解釋高壓靜電場(chǎng)促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的分子機(jī)理。自交不親和系9號(hào)種子經(jīng)高壓靜電場(chǎng)處理后，總甲基化水平下降，其中全甲基化水平略有升高，半甲基化水平下降顯著。有19.64％的甲基化位點(diǎn)發(fā)生了甲基化狀態(tài)的改變，同時(shí)發(fā)生甲基化與去甲基化事件，以去甲基化為主。
　　5.對(duì)羽衣甘藍(lán)基因組甲基化修飾位點(diǎn)差異片段進(jìn)行回收、測(cè)序、比對(duì)分析，從中鑒定出許多與植物生長(zhǎng)