论文部分内容阅读
多倍化是植物进化的主要推动力,常常伴随发生大量遗传与表观遗传变异,使植物出现新的表型,如抗旱、抗病虫、花期、器官大小等,使植物能够更好的适应生存环境的需要。DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰形式,普遍存在于高等植物中,并在控制基因表达、维持基因组的稳定性等方面发挥重要作用。本试验一方面运用扩增片段长度多态性(Amplifiedfragment length polymorphism,AFLP)分析沙田柚和红江橙在多倍化过程中基因组结构的变异;另一方面运用甲基化敏感扩增多态性(Methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)对其DNA甲基化水平和遗传模式进行统计分析,期望可以从基因组结构和DNA甲基化两个方面初步探讨柑橘多倍体的遗传与进化模式,对果树多倍体遗传特性、杂种优势形成以及倍性育种等方面的研究具有重要意义,其主要结果如下:沙田柚天然和人工多倍体基因组AFLP分析结果表明:18对引物共扩增出912个位点,其中多态性位点为382个,占41.89%。按与二倍体差异位点数由多到少排序,依次为X14(266)、X18(252)、X8(249)、X5(243)、X1(242)、X7(241)、X6(240)、X4(239)、X17(213)、X3(213)、X15(207)、X12(198)、X16(195),变异率住21%～29%之间,表明沙田柚多倍体基因组在多倍化中发生了大量变异,推测是多倍体表型变异的主要原因之一。人工多倍体基因组变异率较天然的高,起源方式相同的多倍体基因组相似度更高,暗示了多倍体基因组的变异不完全是一个随机事件。天然红江橙多倍体基因组AFLP分析结果显示:18对共扩出2107条带,平均每对引物117条,其中,差异带180条,占总扩增数的8.21%,条带增加的位点有43个,占总差异位点数的23.89%,条带缺失的位点有137个,占76.11%。总体来看,各四倍体单株与二倍体对照的总差异位点数大致相当,X19为61个(8.74%),X20为57个(8.14%),X2为62个(8.74%),较之沙田柚多倍体大为降低,表明不同物种对基因组加倍的耐受力不尽相同。分析差异位点出现位置发现,同时有条带增加的位点有8个,而同时缺失的位点达33个,占总差异位点数的68.3%,表明多倍体基因具有较高的相似度,结合变异率较低,推测红江橙四倍体均由珠心胚加倍形成。沙田柚多倍体基因组DNA甲基化分析结果显示,18对引物共扩出9688条带,其中甲基化位点为2368个,包括全甲基化位点为1369个,半甲基化位点999个,多态性达24.4%。多倍体总甲基化率在21.6%～30.2%间,平均为23.8%。与二倍体对照总甲基化率26.0%比较,多倍体总体上差异不大。但多倍甲基化模式较二倍体进行了大量调整,包括单态性位点(A型),1413个(36.2%);去甲基化类型(B型),954个(24.5%);过或超甲基化类型(C型) 1057个(27.1%);次甲基化类型(D型)437个(12.3%)。主要发生了过或超甲基化,被认为是抑制某些基因的表达;其次是去甲基化,被认为是激活某些基因的表达。对红江橙多倍体及其二倍体对照基因组DNA进行甲基化分析,18对引物共扩出2245个位点,其中,甲基化位点为644个,包括328个全甲基化位点和316个半甲基化位点。四倍体各单株总甲基化率分别为X19(30.64%)、X20(31.01%)和X2(28.24%),较二倍体的25.04%有所提高;全甲基化率分别为X19(15.23%)、X20(15.05%)、X2(14.21%),较二倍体的13.99%略有提高。各四倍体单株甲基化模式均有大量调整,其中以过或超甲基化类型(C型)为主,占33.29%,其次是去甲基化(B型),占13.45%,最少的是次甲基化(D型),占11.98%,多倍体通过调整DNA甲基化模式进行基因表达的调控。综上所述,沙田柚与红江橙多倍体基因组结构较二倍体均发生了大量变异,推测为同源基因重组、外源基因的导入所致。多倍体DNA甲基化模式进行了大量调整,引起基因的表达与调控变异,从而使多倍体植物在表型、抗性等方面发生改变。