玉米莖節(jié)伸長(zhǎng)過程的DNA甲基化分析及基因初步定位.pdf

1、玉米育種中,適宜的株高和穗位是衡量?jī)?yōu)良品種的重要標(biāo)志,不僅影響玉米產(chǎn)量、抗倒伏性及生態(tài)適應(yīng)性,而且對(duì)作物光合等重要的生理過程也有很大影響。近年來,為增加玉米單位面積的種植密度和提高抗倒伏性,玉米株高遺傳機(jī)制的研究重新受到遺傳學(xué)家和育種家的高度關(guān)注,研究株高和穗位高的遺傳規(guī)律,有針對(duì)性地制定育種方案,對(duì)玉米育種具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
　　 節(jié)間是作物最重要的性狀之一,玉米節(jié)間的伸長(zhǎng)與株高的形成有密切的關(guān)系,同時(shí)還對(duì)穗位高、葉面積的垂直

2、分布、雌穗的發(fā)育等產(chǎn)生重要的影響。了解莖節(jié)伸長(zhǎng)過程的遺傳調(diào)節(jié)對(duì)認(rèn)識(shí)株高形成的遺傳基礎(chǔ)有十分重要的理論意義。
　　 本研究以國(guó)審玉米品種農(nóng)單5號(hào)的親本之一農(nóng)系531(NX531)為主要研究材料,采用DNA甲基化免疫共沉淀結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)(MeDIP-Seq)和甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(MSAP)技術(shù)對(duì)莖節(jié)伸長(zhǎng)過程進(jìn)行DNA甲基化分析,并采用SSR分子標(biāo)記進(jìn)行株高和穗位高基因初步定位。以期從兩個(gè)層面闡明玉米莖節(jié)伸長(zhǎng)過程中的表觀遺傳學(xué)調(diào)

3、控及玉米株高和穗位高的遺傳調(diào)控。主要結(jié)果如下:
　　 1、MeDIP-Seq技術(shù)對(duì)玉米自交系拔節(jié)前后的DNA甲基化分析顯示,分布在高度重復(fù)反轉(zhuǎn)座子區(qū)域、基因內(nèi)和基因間甲基化序列為82.02％、9.94%、8.04%。玉米自交系NX531拔節(jié)前后分別存在編碼區(qū)甲基化的基因383、513個(gè)和啟動(dòng)子區(qū)甲基化的基因299、198個(gè)。
　　 2、差異甲基化基因的注釋和分類發(fā)現(xiàn),甲基化基因主要涉及植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞分裂

4、和伸長(zhǎng)、激酶及磷酸酶、光合作用、離子轉(zhuǎn)運(yùn)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控等生物學(xué)途徑,還涉及與甲基轉(zhuǎn)移酶、乙?；D(zhuǎn)移酶、泛素.蛋白酶體通路相關(guān)的基因。
　　 3、MSAP技術(shù)對(duì)NX531和M-NX531莖節(jié)伸長(zhǎng)過程的DNA甲基化分析發(fā)現(xiàn),玉米基因組的甲基化水平為34.9%-39.5%,不同自交系間相同時(shí)期及相同自交系間不同時(shí)期的DNA甲基化水平均不相同。全基因組的甲基化水平隨植物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程而提高。
　　 4、選取發(fā)生去甲基化的29條片段進(jìn)

5、行克隆測(cè)序,片段大小為100-300bp之間,同源性分析表明,去甲基化位點(diǎn)多發(fā)生在功能未知的啟動(dòng)子區(qū)域和EST序列、還涉及到與植株生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子家族。M6的同源序列為已經(jīng)公布的胚乳特異性去甲基化片段,驗(yàn)證了甲基化片段克隆測(cè)序的正確性。
　　 5、利用F2分離群體對(duì)株高和穗位高進(jìn)行初步基因定位,檢測(cè)到株高OTL1個(gè),解釋表型變異率4.49%,穗位高QTL3個(gè),解釋表型變異率6.27%-7.06%。初步定位到的這些QTL的為