论文部分内容阅读
杂种优势的机理一直是生命科学研究中一个尚未解释清楚的重大基础理论问题。自杂种优势这一概念由Shull于1914年首次提出以后,许多学者进行了不懈的探索,相继提出了一些有关杂种优势形成机理的假说,其中最著名的有显性学说和超显性学说等。近些年来,随着分子生物学及表观遗传学的发展,科学家们开始从基因表达调控和DNA甲基化等方面来揭示杂种优势形成的分子机理。 本实验的研究对象为油菜W2-513(母本),W2-680(父本),W2-513×W2-680(杂种),W2-513和W2-680来自于DH系。其中,杂种W2-513×W2-680在株高、叶片数、最大叶宽等生理指标相对于亲本具有一定的优势,与母本更为相似,表现出一定的单亲优势。DNA甲基化修饰在基因表达调控、植物细胞分化、基因组印记以及系统发育中起着重要的调节作用。本研究旨在探讨油菜杂种优势形成过程中基因组DNA甲基化模式的变化。首先,利用MSAP(Methylation Sensitive Amplification Polymorphism)技术研究了杂种油菜基因组DNA中胞嘧啶的甲基化模式与其亲本基因组甲基化模式的差异。结果表明,杂种油菜的基因组DNA甲基化模式与其亲本之间存在一定程度的差异,根据杂交种及其亲本的甲基化状态分为四类:A型,B型,C型,D型,A型,杂交种的甲基化模式与两个亲本均相同;B型,杂交种的甲基化模式与其中一个亲本相同;C为过或超甲基化类型,即杂交种在CCGG位点的甲基化程度比两个亲本在此位点的甲基化程度都要高;D为次甲基化类型,即杂交种基因组DNA中CCGG位点甲基化水平比其双亲都要低。之后,对克隆的38条甲基化模式差异条带进行了序列测定,通过Basic Local Alignment Search Tool(BLAST)分析,其中的18条甲基化多态性片段与GenBank中已知序列表现出不同程度的序列同源性。 利用甲基化敏感酶MspⅠ和HpaⅡ对基因组DNA进行Southern印迹分析是鉴定其甲基化程度常用的方法。作者采用这一技术对杂种油菜及其亲本的5SrDNA和着丝粒重复序列的甲基化模式进行了比较,发现这两种序列内的CCGG位点(即MspⅠ和HpaⅡ的识别位点)的甲基化程度在杂种油菜及其亲本之间并没有明显差别。亚硫氢酸盐测序也是检测基因组DNA胞嘧啶核苷酸甲基化常用的方法,通过这种方法可以得到所研究基因中每一个胞嘧啶甲基化状态的信息。对5SrDNA进行亚硫氢酸盐测序,发现这段序列中含有的三个CG位点和一个CAG位点甲基化程度很高,都在50%以上,其他位点的胞嘧啶都有不同程度的甲基化。虽然个别位点的胞嘧啶甲基化程度在杂种油菜与其亲本间有一定的高低变化,但是从整体上来说,差别不大,而且胞嘧啶甲基化程度高低变化趋势基本相同。 DNA甲基化就是在DNA复制后,甲基转移酶(甲基化酶)催化将S-腺苷-甲硫氨酸上的甲基基团连接到DNA分子的胞嘧啶碱基上,进行DNA修饰的过程。在这个过程中,甲基转移酶起着重要的作用。RT-PCR结果表明,两种可能的甲基转移酶(分别与拟南芥中的Drm1和Drm2有很高的同源性)的表达在这杂种油菜与其亲本之间也没有什么明显变化。 以上结果表明,本实验中所用的杂种油菜与其亲本间的甲基化模式在全基因组范围内确实存在一定程度的差异,杂种优势的产生可能与杂种基因组某些位点甲基化模式的改变有关。虽然重