体细胞杂交导致的遗传和表观遗传变异与新性状

【作者】 刘树伟； 夏光敏；

【机构】 山东大学生命科学学院； 植物细胞工程与种质创新教育部重点实验室；

【摘要】 体细胞杂交是创建外源遗传物质渐渗系的有效方法,小麦与长穗偃麦草的不对称体细胞杂交获得了一些列渐渗系,渐渗系中产生了多种新的优异农艺性状,如:大穗、大粒、耐盐碱、抗旱、抗病、矮秆、优质等,且多数性状从F2代开始即可以稳定遗传。为了探究体细胞杂交导致新性状产生的遗传机制,我们利用细胞遗传及一系列分子标记技术对六个具有不同性状的杂种渐渗系的基因组进行了分析。GISH分析表明渐渗系染色质中含有少量长穗偃麦草染色质小片段。通过对杂种渐渗系和亲本的基因组及转录组进行分析表明杂种渐渗系中出现了广泛的遗传和表观遗传变异,主要包括部分亲本序列的消减、基因表达模式的改变、胞嘧啶甲基化模式的改变以及反转录转座子的活化等。我们进一步对优质、耐盐性状的渐渗系进行分析,发现优质渐渗系的优质性状主要是由麦谷蛋白基因家族的遗传变异造成的,变异机制包括:点突变、复制滑动、双亲基因重组等;我们鉴定了耐盐渐渗系SR3的耐盐主效候选基因Tasro1,发现该基因是由亲本小麦TaSRO1基因的点突变产生的,并对其作用机制进行了分析;此外,我们对耐盐渐渗系SR3的表观遗传修饰进行了分析,发现盐胁迫处理前后SR3与亲本JN177在部分位点的甲基化修饰存在差异,部分胁迫应答基因DNA甲基化修饰存在差异并且甲基化修饰直接参与了盐胁迫下基因的表达调控,表明体细胞杂交诱导的表观遗传变异对SR3的耐盐性有重要贡献。更多还原