花椰菜DH群体中不同农艺性状的DNA甲基化分析

【作者】 于雪梅； 江汉民； 王春国； 陈成彬； 孙德岭； 宋文芹；

【机构】 南开大学生命科学学院； 天津科润蔬菜研究所；

【摘要】 植物基因组中存在广泛的DNA甲基化变异,这种变异主要发生在CpG和CpNpG。真核生物的DNA甲基化修饰可通过自己特有的方式传递到下几代,在某种情况下外界因素的影响也会导致这种相对稳定的表观遗传状态发生变化,而改变原来的甲基化水平和模式。本研究在进行DH群体植株性状调查中发现了与父母本不同的性状,父本和母本的性状包括有蜡质、梗短、白球、早熟等,从经典遗传学上分析,DH群体应保持与父本母本相同的性状,但是群体中却发现了无蜡质、梗长、黄绿球、晚熟等变异性状,本研究以这些不同农艺性状花椰菜为材料,利用MSAP技术对花椰菜DH群体中四组具有相对性状的植株进行基因组DNA的甲基化分析,旨在表观遗传学水平上揭示这些变异产生的原因。这四组性状分别为:有蜡质/无蜡质、梗短/梗长、白球/黄绿球、早熟/晚熟。在第一组中,有蜡质和无蜡质植株的总甲基化率分别为30.3%和35.9%,半甲基化率为7.6%和9.3%;在第二组中,梗短和梗长植株的总甲基化率分别为34.0%和38.0%,半甲基化率为8.5%和8.2%;在第三组中,黄绿球和白球植株的总甲基化率分别为24.0%和21.9%,半甲基化率为8.8%和8.3%;在第四组中,晚熟和早熟植株的总甲基化率分别为28.2%和27.0%,半甲基化率为3.6%和10.3%。由于同属于DH群体中的植株,所以各组在甲基化率上虽有差异却并不显著。但是,具有与父母本相同性状的植株的甲基化率均比变异性状植株的甲基化率低,即在变异植株的基因组DNA中发生了超甲基化现象,这很可能导致某些基因的表达被抑制,基因失活,从而终止其表达,从而使群体中出现了变异性状。前人的研究表明,胞嘧啶的甲基化对基因具有重要的表达调控作用,在基因的内部或邻近区域发生甲基化可以抑制这些基因的表达,而去甲基化后又可以激活基因的表达。因此,对于这些基因而言,去甲基化是基因表达的必须步骤。这似乎表明,植物通过DNA甲基化和去甲基化的方式实现基因的有序表达。因此,揭示花椰菜基因组DNA甲基化的水平及其变化可以使我们从基因表达调控的角度了解相关性状的机理,使人类在认识的同时更好的加以利用。更多还原