馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是一種重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物。馬鈴薯脫毒種薯生產(chǎn)需要培養(yǎng)試管薯。馬鈴薯試管結(jié)薯能力主要受環(huán)境因素、內(nèi)源激素水平和遺傳因子的影響。DNA甲基化是一種表觀遺傳修飾方式,在植物的生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。DNA甲基化具有可塑性和可遺傳的特點,馬鈴薯基因組DNA甲基化模式和水平會隨著環(huán)境變化而發(fā)生改變。DNA甲基化抑制劑處理能對馬鈴薯開花、休眠等生長發(fā)育過程造成影響,但DNA甲基化對于馬鈴薯的塊莖形成的影響尚無報道。本研究使用甲基化抑制劑處理馬鈴薯試管苗并觀察了結(jié)薯表型,對不同光周期下馬鈴薯試管苗的基因組DNA甲基化模式進(jìn)行分析,并在全基因組上篩選了與光周期結(jié)薯有關(guān)的DNA甲基化位點,獲得不同光周期下馬鈴薯全基因組DNA甲基化的基本特征,篩選出了與光周期誘導(dǎo)結(jié)薯有關(guān)的差異甲基化基因,在此基礎(chǔ)上提出光周期誘導(dǎo)馬鈴薯塊莖形成的表觀遺傳修飾的可能機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:1.甲基化抑制劑處理能使馬鈴薯的初始結(jié)薯時間提前并能使試管苗的結(jié)薯率升高。甲基化抑制試劑Zebularine（Zeb）處理E20、E26、E108和鄂3四種基因型材料的試管苗并... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
1 前言
    1.1 DNA甲基化研究背景
        1.1.1 DNA甲基化
        1.1.2 DNA甲基化調(diào)控基因表達(dá)
        1.1.3 DNA甲基化檢測
    1.2 DNA甲基化與植物生長發(fā)育
        1.2.1 DNA甲基化調(diào)控生長發(fā)育
        1.2.2 DNA甲基化調(diào)控研究進(jìn)展
    1.3 馬鈴薯DNA甲基化
    1.4 馬鈴薯塊莖形成的調(diào)控機(jī)理
        1.4.1 馬鈴薯試管薯
        1.4.2 光周期誘導(dǎo)馬鈴薯試管薯形成的機(jī)理
    1.5 光周期誘導(dǎo)對植物DNA甲基化的影響研究進(jìn)展
    1.6 本研究的意義
2 材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 植物生長條件
        2.1.3 引物
    2.2 實驗方法
        2.2.1 甲基化抑制處理馬鈴薯試管苗
        2.2.2 DNA抽提
        2.2.3 RNA的抽提
        2.2.4 cDNA第一鏈的制備
        2.2.5 PCR和 qRT-PCR
        2.2.6 整體甲基化(5-m C)水平檢測(ELISA)
        2.2.7 MSAP分析基因組DNA甲基化模式
        2.2.8 預(yù)測分析基因組甲基化位點及CpG島
        2.2.9 Methyl RAD-seq甲基化差異基因分析
        2.2.10 數(shù)據(jù)分析
3 結(jié)果
    3.1 甲基化抑制處理對馬鈴薯塊莖形成的影響
        3.1.1 甲基化抑制處理對馬鈴薯試管薯形成能力的影響
        3.1.2 整體DNA甲基化(5-mC)水平檢測
        3.1.3 甲基化抑制處理對結(jié)薯相關(guān)基因StSP6A、StSP5G、StCO、StCDF1 表達(dá)的影響
    3.2 光周期下的馬鈴薯基因組甲基化水平和模式
    3.3 全基因組甲基化島(CpGIs)預(yù)測分析
    3.4 全基因組甲基化位點測序分析
        3.4.1 MethylRAD測序及基因組DNA甲基化概況
        3.4.2 樣品基因的甲基化模式
        3.4.3 全基因組甲基化水平和位點分布概況
        3.4.4 DNA甲基化在光周期敏感性材料之間存在巨大差異
    3.5 DNA甲基化修飾的光周期結(jié)薯基因的篩選
        3.5.1 全基因組差異甲基化位點篩選差異甲基化基因
        3.5.2 全基因組差異甲基化水平篩選差異甲基化基因
        3.5.3 差異甲基化基因的KEGG Pathway富集及GO分析
    3.6 差異甲基化基因的表達(dá)驗證
        3.6.1 差異甲基化基因的表達(dá)量檢測
        3.6.2 差異基因的甲基化狀態(tài)以及相對表達(dá)量
4 討論
    4.1 甲基化抑制處理影響光周期下試管薯塊莖形成
    4.2 馬鈴薯基因組DNA甲基化與光周期響應(yīng)
    4.3 MethyRAD在馬鈴薯DNA甲基化分析中的應(yīng)用
    4.4 光周期下馬鈴薯基因組DNA甲基化位點分布狀況
    4.5 馬鈴薯光周期塊莖形成的差異甲基化基因
    4.6 光周期誘導(dǎo)塊莖形成相關(guān)的甲基化調(diào)控機(jī)制
    4.7 論文創(chuàng)新點
參考文獻(xiàn)
附錄 A:基因組DNA甲基化位點分布概況
附錄 B:E26 差異甲基化位點基因的GO和 KEGG結(jié)果
附錄 C:光周期下全基因組甲基化位點分布圈圖
附錄 D:Patatin基因甲基化位點與相對表達(dá)量分布
附錄 E:基因Phytochrome_F、Casein kinase和 DNA-directed RNA polymerase III表達(dá)水平變化
附錄 F:光周期調(diào)控塊莖形成過程中的DNA甲基化水平變化與基因表達(dá)水平變化之間的相關(guān)性
附錄 G:文章中所用引物列表
博士期間的文章發(fā)表情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]光周期誘導(dǎo)馬鈴薯塊莖形成的分子機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 謝婷婷,柳俊.  中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(22)
[2]植物隱花色素結(jié)構(gòu)與功能研究進(jìn)展[J]. 朱春利,張桂榮,蔡愛軍,杜金友.  基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué). 2009(01)
[3]表型可塑性變異的生態(tài)-發(fā)育機(jī)制及其進(jìn)化意義[J]. 高樂旋,陳家寬,楊繼.  植物分類學(xué)報. 2008(04)
[4]表觀遺傳學(xué)的相關(guān)概念和研究進(jìn)展[J]. 董玉瑋,侯進(jìn)慧,朱必才,李培青,龐永紅.  生物學(xué)雜志. 2005(01)
[5]植物向光素[J]. 錢善勤,王忠,袁秋華,顧蘊(yùn)潔.  植物生理學(xué)通訊. 2004(05)
[6]農(nóng)桿菌介導(dǎo)的馬鈴薯試管薯遺傳轉(zhuǎn)化體系的優(yōu)化及反義class Ⅰ patatin基因的導(dǎo)入（英文）[J]. 司懷軍,謝從華,柳俊.  作物學(xué)報. 2003(06)
[7]馬鈴薯塊莖發(fā)育機(jī)理及其基因表達(dá)[J]. 柳俊,謝從華.  植物學(xué)通報. 2001(05)

博士論文
[1]光誘導(dǎo)的馬鈴薯試管薯形成相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄組分析[D]. 單建偉.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]馬鈴薯薯形相關(guān)基因序列分析及光敏色素影響塊莖形成初步研究[D]. 沈云龍.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：3633546