逆转座子广泛分布于植物界,是转座元件中数量最多的一类。Tyl-copia类逆转座子是植物中研究较为深入的一类,其以RNA为中介,采用“复制-粘贴”的方式进行转座,对植物基因组大小、结构、进化等都有重要影响。异源多倍化是物种形成的重要过程,在许多物种起源过程中起着重要作用。新形成的异源多倍体经历着巨大的“基因组”冲击,能够激活逆转座子的表达,而逆转座子的转录又会反过来影响异源多倍体的遗传及表观遗传变异。因此,本研究以甜瓜属野生酸黄瓜Cucumis hystrix(2n=2x=24)为材料,研究了Tyl-copia类逆转座子的异质性、拷贝数、基因组以及染色体分布；随后基于本实验室新合成的甜瓜属异源四倍体C. hytivus (2n=4x=38),研究了异源多倍化对逆转座子转录活性的影响；最后研究了逆转座子对异源四倍体早期世代遗传和表观遗传变异的影响,探索其遗传及表观遗传变异的相关机制。1.甜瓜属Tyl-copia类逆转座子分离、分布及遗传多样性分析利用兼并引物从甜瓜属栽培黄瓜基因组中扩增Tyl-copia类逆转座子逆转录酶的保守片段。扩增产物经回收测序后,共获得17条逆转录酶基因序列。序列分析表明,这些序列的长度为207bp-266bp,同源性范围为44.1%-98.1%,表现出高度的异质性。在这17条序列中,有10条是完整的,可能具有潜在的转录活性,其余7条为不完整序列,发生了移框突变和/或终止密码子突变。聚类分析显示这些序列可以分成4个家族,与来自其它作物的逆转录酶基因表现出较高的同源性。另外从甜瓜属野生酸黄瓜中克隆了24个高度异质的Tyl-copia类逆转座子逆转录酶基因序列。Southern杂交分析表明该逆转座子以多拷贝形式存在于酸黄瓜基因组。斑点杂交分析表明其拷贝数大约为5460,约占基因组总量的8.5%。聚类分析显示这些序列可分为5个家族,与其它作物中的逆转录酶序列存在高度同源性。荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization, FISH)揭示Tyl-copia类逆转座子存在于酸黄瓜所有染色体,并在末端异染色质区成簇状分布。2.-甜瓜属异源多倍化对Tyl-copia类逆转座子转录活性的影响为了研究甜瓜属异源多倍化对新合成异源四倍体中TyI-copia类逆转座子转录活性的影响,利用RT-PCR从异源四倍体C. hytivus及其二倍体亲本(C. hystrix和Csativus)中扩增逆转录酶基因。结果仅在异源四倍体中获得了目的片段,回收测序后共获得18个高度异质的序列。有义突变和无义突变分析暗示这些逆转座子序列主要受净化选择影响。RT-PCR和gPCR分析验证了逆转录酶基因在甜瓜属异源四倍体早期四个世代中的表达,证实这些逆转座子的活性是由异源多倍化造成的。3.逆转座子对甜瓜属异源四倍体早期世代基因组变异的影响为了检测逆转座子对甜瓜属异源四倍体基因组变异的影响,本文以野生酸黄瓜C. hystrix与栽培黄瓜C. sativus的正反交种间杂种F1、异源四倍体C. hytivus早期世代(C. hystrix作母本)及其二倍体亲本为材料进行SSAP分析。结果发现正反交F1及异源四倍体均发生广泛的序列变异,包括亲本条带的丢失和新增条带的出现,正反交条带丢失数和新增条带数基本没有差异。无论是条带丢失还是增加,均主要发生在F1、S1和S2代,因此推测异源四倍体早期基因组变异是一个快速的过程。同时利用基于逆转座子的分子标记IRAP和REMAP以及微卫星标记ISSR等,研究甜瓜属新合成异源四倍体早期世代的基因组变异。结果共检测出28个变异条带,包括24个亲本丢失条带和4个新增条带,表明基因组变异主要表现为亲本序列丢失。在这24个丢失序列中,18个是酸黄瓜特异序列,4个是栽培黄瓜特异序列,另2个是双亲共有序列,暗示序列丢失可能与亲本基因组的组成相关。而且大部分变异出现在S1代,并能在随后三个世代(S2-S4)中稳定遗传,表明基因组变异是一个快速的过程,促进异源四倍体稳定形成。进一步对发生变异的序列进行回收测序,共获得11个序列。比对分析显示变异序列在编码区和非编码区都有出现,表明逆转座子随机插入基因组中。随后利用荧光原位杂交技术研究变异序列的染色体分布,结果显示FISH信号倾向分布于着丝粒区和端粒区,表明这些区域可能是基因组变异的热点区域。4.逆转座子对甜瓜属异源四倍体早期世代表观遗传变异的影响利用荧光原位杂交技术研究了LTR逆转座子在甜瓜属新合成异源四倍体Chytivus的染色体分布,结果揭示LTR逆转座子分布于C. hytivus所有染色体,并在末端区域呈簇状聚集,在大部分染色体仅在一个末端聚集,而少数在两个末端都有聚集,表明逆转座子在异源四倍体中具有高拷贝数和不均匀分布等特点。利用cDNA-SSAP技术研究逆转座子对甜瓜属异源四倍体早期世代表观遗传变异的影响,结果显示异源四倍体早期世代发生了广泛的表观遗传变异,主要表现为基因沉默和基因激活。对发生变异的序列进行回收测序,共获得20个序列,包括12个基因沉默和8个基因激活。序列分析表明这些沉默/激活基因包括已知基因和未知基因,进一步RT-PCR和gPCR分析验证了上述结果。基因沉默和激活主要发生在异源四倍体的早期世代,并能在随后世代稳定遗传,暗示逆转座子通过对其邻近基因的表达造成干扰,从而有助于新合成异源四倍体的快速稳定。