筆筒樹(Sphaeropteris lepifera(Hook.)R.M.Tryon)屬于侏羅紀孑遺的唯一樹狀蕨(Tree ferns)桫欏科(Cytheaceae)植物,其在植物系統(tǒng)演化中扮演著獨特的角色。而近年來,筆筒樹野生種群生長環(huán)境受到破壞,幼苗又出現(xiàn)數(shù)量減少、成活率低等問題,因此研究筆筒樹生殖機制對解決其生殖障礙具有重要的意義。DNA甲基化作為表觀遺傳學的重要組成部分,其在植物整個生長發(fā)育的過程中都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。目前,對于DNA甲基化模式是否能夠穩(wěn)定遺傳,是否在性別分化中作為誘導因子作用,尚沒有統(tǒng)一觀點。但是植物在生殖過程中,許多基因的表達都是通過去甲基化完成的,可見DNA甲基化對植物生長發(fā)育至關(guān)重要。S-腺苷甲硫氨酸(SAM)作為DNA甲基化的甲基供體,對植物的生長發(fā)育和抵抗逆境脅迫有重要作用。5-氮雜胞嘧啶核苷(5-azaC)能夠通過嵌入DNA與甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合,從而抑制甲基化狀態(tài)的維持。因此,我們采用這兩種化學物質(zhì)來處理筆筒樹的配子體,以期探究DNA甲基化與筆筒樹性別分化的關(guān)系。結(jié)果如下:(1)使用5-azaC和SAM處理了筆筒樹配子體,通過統(tǒng)計其成苗率、雌雄配子體比率和配子體精子器頸卵器的數(shù)目發(fā)現(xiàn):5-azaC對筆筒樹成苗率的影響不大,SAM處理筆筒樹的成苗率升高;5-azaC促進雄配子體的分化,在濃度100μM時表現(xiàn)得尤為明顯;SAM能夠促進雌雄配子體的分化,而且降低了無性配子體(未分化)的比率,在一定程度上可以說明SAM能夠促進筆筒樹配子體的提前發(fā)育。5-azaC能大幅度促進雄配子體的發(fā)育,包括精子器數(shù)目增多、精子器分布區(qū)域擴大等。(2)使用LC-MS/MS方法測定了5-azaC和SAM處理筆筒樹配子體的總胞嘧啶甲基化率。結(jié)果表明,5-azaC能夠提高筆筒樹配子體的甲基化率,在3h、24h、48h、96h分別達到了約18.80%、18.04%、23.10%、29.45%。SAM處理筆筒樹配子體,其甲基化率呈先升高后降低的趨勢,在3h、24h、48h、96h分別達到了約11.80%、5.06%、4.82%、4.92%。(3)使用MSAP方法分析了5-azaC和SAM處理的筆筒樹配子體DNA CCGG甲基化的變化。結(jié)果表明:64對引物組合共擴增出多態(tài)性條帶2411條,其中總甲基化條帶數(shù)在940~1166之間,對照組筆筒樹DNA CCGG點位的總甲基化率為38.99%,全甲基化率為16.76%,半甲基化率為22.23%,單鏈DNA外部甲基化、DNA雙鏈內(nèi)部甲基化和雙鏈DNA外部甲基化分別占18.08%、24.89%和57%;5-azaC處理能夠提高筆筒樹DNA CCGG點位的總甲基化率(42.51%),降低全甲基化率(16.26%),提高半甲基化率(26.26%),甲基化多態(tài)性比率是84.25%,去甲基化所占比重大(52.91%),超甲基化所占比重小(31.34%);SAM處理能夠提高筆筒樹DNA CCGG點位的總甲基化率(48.36%),提高全甲基化率(31.36%),降低半甲基化率(19.33%),甲基化多態(tài)性比率為73.53%,去甲基化所占比重小(33.21%),超甲基化所占比重大(40.32%)。
【學位單位】：哈爾濱師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：Q943
【部分圖文】：

圖 2-1 不同處理下筆筒樹的成苗率注：不同字母代表其在統(tǒng)計學上有顯著差異（p<0.05）Fig.2-1The seeding rate of Sphaeropteris lepifera under different treamentsNote: different letters mean statistically significant difference(p<0.05).2 筆筒樹雌雄配子體比率統(tǒng)計從圖 2-2 可以看出，經(jīng)過 5-azaC 和 SAM 處理后的筆筒樹的雌、雄配子體現(xiàn)了較大的差別，總的來說 5-azaC 處理的是促進雄配子體的分化，SAM 促進雌配子體的分化。兩者處理筆筒樹，雄配子體的分化都多于對照組為 100μM 的 5-azaC 處理下的筆筒樹表現(xiàn)得非常明顯，高達 48.3％，10μ的雄配子體比率也要高于其他處理和對照，達到了 39.3%。SAM 處理下配子體比率也要高于對照組，但沒有達到 5-azaC 處理下的雄配子體的程M 和 100μM SAM 處理的雄配子體比率分別達到 25.9%和 24.4%。在 5-azaC 處理下的筆筒樹雄配子體的分化與雌配子體的差別非常明顯，的分化高于雌配子體的分化，在濃度為 10μM 處理時的雄配子體比雌配化高出 4 倍；濃度為 100μM 時雌配子體的分化還不到 4%，但是雄配子

圖 2-2 不同處理下筆筒樹性別分化比率注：不同字母代表其在統(tǒng)計學上有顯著差異（p<0.05）Fig.2-2 The sex differentiation rate of Sphaeropteris lepifera under different treatmentsNote: different letters mean statistically significant difference(p<0.05)2.3.3 筆筒樹性器數(shù)目統(tǒng)計如圖 2-3，在 5-azaC 處理下，雄配子體中精子器的數(shù)目要遠遠高于 SAM 處理和對照組。10μM 處理下筆筒樹雄配子體中精子器的平均數(shù)目達到了 162.7；100μM處理下筆筒樹雄配子體中精子器的平均數(shù)目則達到了 124.3。而 5-azaC 處理下雌配子體中頸卵器的數(shù)目與對照組沒有差別。在 SAM 處理下，筆筒樹雄配子體中精子器的數(shù)目均與對照組沒有明顯差異；雌配子體中頸卵器的數(shù)目略高于對照組和5-azaC 處理組。

圖 2-2 不同處理下筆筒樹性別分化比率注：不同字母代表其在統(tǒng)計學上有顯著差異（p<0.05）Fig.2-2 The sex differentiation rate of Sphaeropteris lepifera under different treatmentsNote: different letters mean statistically significant difference(p<0.05)2.3.3 筆筒樹性器數(shù)目統(tǒng)計如圖 2-3，在 5-azaC 處理下，雄配子體中精子器的數(shù)目要遠遠高于 SAM 處理和對照組。10μM 處理下筆筒樹雄配子體中精子器的平均數(shù)目達到了 162.7；100μM處理下筆筒樹雄配子體中精子器的平均數(shù)目則達到了 124.3。而 5-azaC 處理下雌配子體中頸卵器的數(shù)目與對照組沒有差別。在 SAM 處理下，筆筒樹雄配子體中精子器的數(shù)目均與對照組沒有明顯差異；雌配子體中頸卵器的數(shù)目略高于對照組和5-azaC 處理組。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;筆筒樹[J];中國林業(yè);2003年22期

2 張永田,陳恒彬;我省國家重點保護植物介紹(四)[J];亞熱帶植物通訊;1987年02期

3 張雪;向建英;肖湘;紀善博;劉保東;;鉛與鎘脅迫對桫欏科筆筒樹精子行為和形態(tài)的影響[J];西北植物學報;2019年05期

4 紀善博;向建英;劉保東;計紅玲;;桫欏科筆筒樹游動精子行為及形態(tài)觀察[J];西北植物學報;2018年03期

5 董劍秋;;野鴝與我[J];飛天;2000年05期

6 吳念真;;寧靜山林[J];跨世紀(時文博覽);2011年10期

7 陳賢興;潘太仲;;浙江桫欏科一新記錄屬(白桫欏屬)和一新記錄種(筆筒樹)[J];溫州大學學報(自然科學版);2016年03期

8 劉后鑫;魏學智;楊瑞林;;桫欏科2屬6種植物葉表皮微形態(tài)特征及其分類學意義[J];熱帶作物學報;2015年10期

9 馬洪娜;李楊;檀龍顏;劉保東;;筆筒樹的孢子繁殖及其復壯研究[J];園藝學報;2010年10期

10 蔣明;呂偉德;;幾種珍稀瀕危的觀賞蕨類[J];園林;2002年08期

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 記者 李強　通訊員 吳其法;連江發(fā)現(xiàn)罕見母子筆筒樹[N];福州日報;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 王煒;筆筒樹性別分化與DNA甲基化關(guān)系的研究[D];哈爾濱師范大學;2019年

2 劉后鑫;桫欏科植物葉形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其分類學意義[D];山西師范大學;2016年

本文編號：2812564