本文關(guān)鍵詞：小麥（中國春）非整倍體的遺傳和表觀遺傳穩(wěn)定性分析

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【摘要】：多倍體和非整倍體等染色體數(shù)目變化的現(xiàn)象在植物中是常見的;這兩種染色體核型變化既有著共同的染色體數(shù)目變化但又有著顯著不同的遺傳和生物學效應(yīng)。相較與成倍性的染色體變異,非整倍體無論是在細胞水平還是個體基因表達水平都對生物產(chǎn)生了更重要的影響。但最近的研究也表明,在新生成的多倍體物種中非整倍體可以連續(xù)傳遞多代,成為新的遺傳變異來源并驅(qū)動多倍體生物快速的進化。非整倍體很容易恢復到穩(wěn)定的整倍體狀態(tài),而染色體回復的過程中并沒有去除非整倍體帶來的分子水平的變化。換言之,若非整倍體引起的遺傳變化的基因表達可傳遞給整倍體,那么因非整倍體變化而重新產(chǎn)生的遺傳和/或可遺傳的表觀遺傳變化就會引起重要的影響,造成廣泛的基因表達的變化也增加了染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。然而,目前尚沒有關(guān)于非整倍體可誘導產(chǎn)生表觀遺傳變異的報道。本研究利用最初由E.R.Sears創(chuàng)建的中國春小麥(Chinese Spring,CS)非整倍體的第1部分同源染色體組的七種類型非整倍體以及由它們得到的整倍體后代作為實驗材料,并以野生型(WT)CS整倍體植物作為對照材料,采用AFLP與MSAP分子標記進行了小麥非整倍體染色體核苷酸序列多態(tài)性和甲基化多態(tài)性的檢測,并通過重亞硫酸鹽測序(Bisulfite sequencing)對DNA甲基化變異進行驗證,研究了六倍體小麥非整倍體對植株遺傳及表觀遺傳穩(wěn)定性的影響,探討非整倍性對小麥的表觀遺傳穩(wěn)定的影響即由非整倍性產(chǎn)生的DNA甲基化的變異是否能夠傳穩(wěn)定遺傳。我們的研究結(jié)果表明:1.非整倍體對小麥的等位基因的DNA的組成的改變是微乎其微的,是遺傳穩(wěn)定的。2.普通小麥第一染色體部分同源組的非整倍體植物染色體發(fā)生DNA甲基化模式的廣泛的變化,并能夠穩(wěn)定遺傳給后代個體。3.非整倍體誘導的DNA甲基化變異位點能夠均勻地分布在小麥不同染色體上,沒有偏好于非整倍體任何染色體。4.非整倍導致轉(zhuǎn)座子等大量重復序列甲基化程度的改變,主要表現(xiàn)為甲基化的降低;同時也對rDNA及細胞色素類等生命活動相關(guān)的重要的蛋白活性產(chǎn)生影響,是生物進化變異的重要來源。5.非整倍體的甲基化模式的改變和小麥的表型是相關(guān)的。一些類型的非整倍體小麥產(chǎn)生了甲基化變異,并可以把改變的DNA甲基化模式傳遞到下一代甚至是傳遞給回復整倍性的子代植株。單體1A,能夠造成非整倍體植物本身和整倍體后代的重要的表觀遺傳差異也證明了這一點。因此非整倍體在初始階段的新生多倍體的基因組進化中具有重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：小麥 非整倍體 DNA甲基化 AFLP MSAP
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S512.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 英文縮略詞11-13
• 引言13-37
• 1.“中國春”小麥的遺傳背景13-14
• 2.染色體非整倍性變化的相關(guān)概念、機制及研究現(xiàn)狀14-23
• 2.1 非整倍體相關(guān)概念及分類14-17
• 2.2 非整倍體形成的機制及影響因素17-23
• 3.非整倍體的遺傳變化23-24
• 4.非整倍體的表觀遺傳24-35
• 5.實驗的設(shè)計及目的和意義35-36
• 6.本實驗的技術(shù)路線36-37
• 材料與方法37-41
• 1.材料37-38
• 2.方法38-41
• 2.1 利用多色染色體原位雜交鑒定非整倍體38
• 2.2 小麥基因組DNA的提取與純化38
• 2.3 小麥全基因組限制性片段擴增多態(tài)性（AFLP）檢測38-39
• 2.4 DNA甲基化敏感擴增多態(tài)性檢測39
• 2.5 小麥AFLP/MSAP差異性片段的回收、克隆和測序39-40
• 2.6 遺傳及甲基化多態(tài)性分析40
• 2.7 重亞硫酸鹽測序驗證40-41
• 結(jié)果與分析41-63
• 1. GISH鑒定41-44
• 1.1 S0代小麥GISH鑒定41-42
• 1.2 S1代小麥GISH鑒定42-44
• 2.植株形態(tài)比較44-46
• 3.AFLP檢測結(jié)果與分析46-50
• 4.MSAP檢測結(jié)果與分析50-53
• 4.1 DNA甲基化水平變化50-52
• 4.2 甲基化變異模式的比較52-53
• 5.甲基化聚類分析53-56
• 6.利用亞硫酸鹽測序驗證MSAP檢測DNA甲基化結(jié)果的準確性56-59
• 7.甲基化特異片段的酶切回收及染色體定位59-63
• 7.1 差異性條帶切膠回收測序結(jié)果統(tǒng)計60-61
• 7.2 回收序列在不同染色體中的分布61-63
• 討論63-65
• 1.非整倍體所引起的表觀遺傳對多倍體生物進化的作用63-64
• 2.非整倍體表型與甲基化相關(guān)性64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻66-82
• 附件82-105
• 致謝105-106
• 在學期間公開發(fā)表論文及著作情況106

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本文編號：830245