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《华中农业大学》 2015年
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基于DNA甲基化的水稻与陆稻的表观遗传分化研究

黄卫霞  
【摘要】:水稻的生产越来越受到水资源匮乏的限制,节水抗旱稻能够提高水分的利用效率减轻干旱带来的威胁。陆稻作为培育节水抗旱稻的重要材料在抗旱表型和基因组上与水稻有一定的差别。DNA甲基化作为表观遗传的重要方面,在植物抵御非生物胁迫、增强环境适应性中起着重要作用。本文采用甲基化敏感多态性(MSAP)技术研究了来自河北、江苏、广西和贵州的180份水稻和陆稻地方品种,分析了水稻、陆稻的表观遗传分化及在受到20%PEG胁迫与复水后的DNA甲基化变化的差异。此外,还比较了表观遗传分化与遗传分化之间的异同,测定了几个与渗透胁迫有关的表型指标。本研究的主要结果与结论如下:1.20%的PEG胁迫处理促使水稻DNA甲基化整体水平略有升高。非甲基化带型11在正常条件(CK)下占42.7%,受到PEG胁迫(OS)后减小为40.8%,外部胞嘧啶甲基化带型10在CK和OS中分别为18.4%、16.7%,超甲基化带型00的变化恰好相反,CK时为13.2%,OS时为17.0%。2.水稻、陆稻之间的多态性位点百分比差异要小于籼稻、粳稻之间的差异,粳稻中的多态性位点百分比都要高于籼稻。香农指数在各群体之间的差异不大。3.PEG处理使过半数的位点甲基化状态发生了改变但在几个群体中差异不大。处理前后粳陆、粳水、籼陆、籼水中去甲基化比例分别为22.96%、26.55%、23.69%、22.99%,甲基化比例为29.60%、26.36%、29.92%、30.95%。在甲基化状态变化过程中10-11/11-10这种条带变化比例最多,在未变化的位点中非甲基化状态比较稳定。4.CK、OS条件下表观遗传和基因组的主成分分析(PCA)结果分别共解释总变量的58.08%、51.70%、73.74%。表观遗传的PCA结果中,在CK条件下第一和第二主成分分别解释变量的37.11%、20.97%,在粳稻中水陆分化比较明显。遭受20%PEG胁迫之后,第一和第二主成分分别解释变量的34.51%、17.19%。在基因组的PCA结果中,第一和第二主成分分别解释变量的62.96%、10.78%。其中籼粳的结构明显,仅在粳稻中存在部分的水陆分化。PCA的结果与Structure的结果基本一致。这表明在长期的遗传进化中籼粳亚种间的分化程度要高于水陆且粳稻中水陆分化的程度大于籼稻,而PEG处理后粳水和粳陆的差异变小。5.在CK条件下,籼稻和粳稻中的水陆之间分别检测到77、94个选择性位点,OS条件下分别检测到82、89个。不管在CK还是OS条件下,籼稻、粳稻中水陆分化的选择性位点只存在极少部分的重合。6.粳水、粳陆在CK、OS条件下的选择性位点的表观遗传分化指数(Φst)为0.137和0.134,籼水、籼陆为0.187和0.137。来自同一区域的水陆材料之间的遗传分化指数(Fst)值小,而Φst则不同。CK与OS条件下表观遗传分化与降雨量有显著的相关关系(R2=0.902、p0.01;R2=0.989、p0.01),随着降雨量的增加表观遗传分化减小。7.CK条件下粳水的选择性位点的甲基化率要显著的高于粳陆的甲基化率(0.724,0.611,P0.05),籼稻中也是如此(0.697,0.588,P0.05),而在胁迫之后差异消失。我们推测在长期的进化过程中陆稻趋向于低甲基化状态,一些与抗旱相关的基因处于表达的预备状态中,当遇到胁迫时陆稻能更快、更容易的发生去甲基化,启动相关基因的表达。8.Mental分析显示在CK条件下粳水、粳陆中选择性位点、中性位点都与总抗氧化能力、双氧水等表型指标成显著相关(R2=0.008、P0.01;R2=0.015、P0.05),籼水、籼陆中也是如此(R2=0.064、P0.01;R2=0.039、P0.01)。说明正常条件下表观遗传在植物长期进化、表型的形成中扮演重要的角色。20%PEG处理之后无论在粳水、粳陆(R2=0.004、P0.05)还是籼水、籼陆中(R2=0.029、P0.01),处理条件下的选择性位点与处理后各个表型指标的数据呈显著相关。说明在表观遗传上存在受选择的位点在水稻、陆稻抵抗干旱胁迫中具有重要的作用。综上所述,本研究主要有以下重要的发现:1.水稻、陆稻整体的表观遗传分化程度不高,但在选择性位点上分化程度较高。2.表观遗传分化与降雨量存在显著相关,在一定范围内与降雨量成反比。3.水稻、陆稻应对胁迫反应的变化存在差异,与水稻相比陆稻在正常条件下处于低甲基化状态。推测当遇到胁迫时陆稻能更快、更容易的发生去甲基化,启动相关基因的表达。4.正常、胁迫条件下选择性位点数据与表型数据存在显著相关,说明在表观遗传上存在一些选择性位点在植物长期的进化中和面对胁迫时起着重要作用,可以形成特定的表型来增加对环境的适应性。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S511

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 温国胜,吉川贤,张国盛,张明如,余树全;干旱胁迫条件下臭柏的生长[J];内蒙古农业大学学报(自然科学版);2004年01期
2 邓先能;周家武;徐鹏;胡凤益;李静;陶大云;;水陆稻不同生育期干旱适应性研究[J];西南大学学报(自然科学版);2009年02期
3 彭海;张静;;胁迫与植物DNA甲基化:育种中的潜在应用与挑战[J];自然科学进展;2009年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 欧秀芳;重金属胁迫诱导水稻发生可遗传的表观遗传变异及其可能作用于水稻提高抗重金属能力的机制的研究[D];东北师范大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜真杰,温国胜,范金凤;干旱胁迫条件下臭柏群落灌丛生长的模糊综合评价分析[J];东北林业大学学报;2005年05期
2 张继平;李广泽;苏世平;李冬梅;付广军;李剑;;砂地柏天然林衰退原因探析[J];防护林科技;2008年02期
3 陈曦;王锐;丁国华;;植物DNA甲基化研究方法及进展[J];北方园艺;2013年12期
4 王俊波;李根前;漆喜林;高海银;刘春红;冯国春;;沙地柏盐渍化土壤造林效果分析[J];防护林科技;2014年03期
5 李芸;虞毅;汤锋;原伟杰;肖芳;王猛;;多效唑对2年生沙地柏生长和生理特征的影响研究[J];干旱区资源与环境;2015年06期
6 包长春;赵永;陈永胜;罗蕊;黄凤兰;李国瑞;邢超;李跃;孙华军;;DNA甲基化在植物中的研究[J];安徽农业科学;2015年10期
7 陈芳;王子成;;5-氮杂胞苷对小麦生长发育及DNA甲基化的影响[J];河南大学学报(自然科学版);2011年01期
8 刘建兵;唐强;饶晓辉;;干旱胁迫对不同种源马尾松苗木生长的影响[J];湖南林业科技;2010年02期
9 孟华兵;杜雪;姜宇晓;朴学成;郭万里;蒋立希;;镉胁迫下二倍体和同源四倍体油菜DNA甲基化差异分析[J];核农学报;2010年06期
10 姜真杰,戴云仙,刘景艳;臭柏干旱适应性的模糊综合评价分析[J];内蒙古农业大学学报(自然科学版);2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 谭雪红;河北省廊涿高速公路抗旱植物筛选及地表覆盖研究[D];北京林业大学;2011年
2 王文生;水稻盐胁迫全基因组表达谱及抗逆DNA甲基化时空变化分析[D];中国农业科学院;2010年
3 李生;典型喀斯特石漠化环境特征及土壤水分对造林树种的影响[D];中国林业科学研究院;2008年
4 刘锦春;重庆石灰岩地区柏木幼苗对水分胁迫的生理生态适应性研究[D];西南大学;2008年
5 李利红;二氧化硫胁迫下拟南芥防御基因的差异表达及表观遗传调控机制研究[D];山西大学;2012年
6 李玲;镉胁迫对陆地棉生长发育、产量和品质的影响及其耐镉性的遗传研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王莉;小麦与山羊草原生质体融合及外源物质对小麦的影响[D];河北农业大学;2011年
2 张思路;四种植物抗旱性的研究[D];吉林农业大学;2011年
3 葛红娟;苹果玻璃化试管苗的特征特性、形成原因及DNA的MSAP分析[D];青岛农业大学;2011年
4 杨波;SO_2胁迫对拟南芥DNA甲基化多态性的影响[D];山西大学;2011年
5 赵鑫;晚期胚胎富集蛋白基因植物表达载体的构建及其功能验证[D];东北林业大学;2005年
6 彭丽;金丝垂柳(Salix babylonica×S.alba-vitellina)无性系抗旱性研究[D];南京林业大学;2006年
7 曹雪峰;砂地柏植物种质资源地理分布、群落学特征与生物量的研究[D];西北农林科技大学;2006年
8 徐利霞;石漠化山区造林树种幼苗的抗旱性研究[D];西南大学;2007年
9 薛建鹏;干旱胁迫对白桦的细胞代谢与木材结构的影响[D];东北林业大学;2007年
10 刘建兵;马尾松苗木渗透调节物质与耐旱性关系研究[D];南京林业大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭海;张静;吴先军;;植物基因表达中的倍性效应:研究进展、问题与展望[J];中国科学(C辑:生命科学);2008年01期
2 张燕之,周毓珩,邹吉承,金奎文,王素兰,曹炳晨,刘宛;水稻抗旱性鉴定方法与指标研究Ⅰ.生理生化方法鉴定稻的抗旱性与水分胁迫下产量关系[J];辽宁农业科学;1996年01期
3 张燕之,周毓珩,邹吉承,金奎文,曹炳晨,刘宛;水稻抗旱性鉴定方法与指标研究Ⅲ.水稻抗旱力指数与抗旱性[J];辽宁农业科学;1996年03期
4 何维明,张新时;沙地柏对毛乌素沙地3种生境中养分资源的反应[J];林业科学;2002年05期
5 王林和,张国盛,隋明杰,刘美珍;毛乌素沙地臭柏不定根发生特性的研究[J];林业科学;2002年05期
6 陈怀满;郑春荣;涂从;朱永官;;中国土壤重金属污染现状与防治对策[J];AMBIO-人类环境杂志;1999年02期
7 陈风波,陈传波,丁士军;中国南方水稻干旱的解决途径探讨——对政府部门、科研机构和农户的调查报告[J];水利经济;2004年01期
8 王宏镔,束文圣,蓝崇钰;重金属污染生态学研究现状与展望[J];生态学报;2005年03期
9 程建峰,潘晓云,刘宜柏,戴廷波,曹卫星;水稻抗旱性鉴定的形态指标[J];生态学报;2005年11期
10 钟兰;王建波;;DNA超甲基化在小麦耐盐胁迫中的作用[J];武汉植物学研究;2007年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;研究发现植物比动物具有广泛的表观遗传性[J];福建农业科技;2012年11期
2 张梦珂;;表观遗传的优势[J];现代农业科技;2013年08期
3 张沛琪;;癌症的表观遗传决定因素[J];湖南农业科学;2010年19期
4 朱芹芹;李忠爱;何艳霞;赵文淇;王子成;;表观遗传与花期调控研究进展[J];园艺学报;2013年09期
5 李双龙;吴代坤;韩梅;;植物DNA甲基化的表观遗传作用研究进展[J];湖北林业科技;2009年03期
6 燕瀚翔;纳小凡;蒋玉婷;史程圆;乌日汗;毕玉蓉;;表观遗传对植物开花相关基因表达的调控[J];现代农业科技;2012年06期
7 徐淑艳;李方华;王婷;卞坡;吴跃进;;α粒子辐照诱导拟南芥菜早期远程表观遗传改变研究[J];原子核物理评论;2011年04期
8 李新玲;徐香玲;;植物DNA甲基化与表观遗传[J];中国农学通报;2008年01期
9 ;湖南农业大学植物发育与表观遗传调控实验室[J];湖南农业大学学报(自然科学版);2013年03期
10 ;科学家揭示种子发育表观遗传调控机理[J];农业科技与信息;2013年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李新玲;徐香玲;;植物DNA甲基化与表观遗传[A];遗传学进步与人口健康高峰论坛论文集[C];2007年
2 王嘉东;陈建强;刘南松;吕红;;表观遗传调控与遗传调控协同作用的研究[A];遗传学进步与人口健康高峰论坛论文集[C];2007年
3 李达;骆宁;孙武平;呼唤;田彦捷;周士胜;;烟酰胺所致表观遗传改变及规律的研究[A];第九届全国钙信号和细胞功能研讨会论文摘要集[C];2012年
4 庄志雄;;遗传与表观遗传调控的crosstalk:PARP的作用?[A];全国生化/工业与卫生毒理学学术会议论文集[C];2010年
5 潘贤;雷秉坤;冯碧薇;吕红;;表观遗传修饰与遗传稳定性维持[A];遗传学与社会可持续发展——2010中国青年遗传学家论坛论文摘要汇编[C];2010年
6 赵秀娟;尹洁;张沛涛;张弛;惠伟;Boris GWilson;Courtney GSansam;Miriam BFWemeck;Harvey Cantor;Charles WMRoberts;王玺;;表观遗传调控因子SNF5的抑癌机制研究[A];细胞—生命的基础——中国细胞生物学学会2013年全国学术大会·武汉论文摘要集[C];2013年
7 吳慶;;镉长期暴露人群的表观遗传生物标志研究[A];2013第七届海峡两岸毒理学研讨会大会手册[C];2013年
8 胡慧丽;杨阳;纪庆红;赵伟;蒋百春;刘瑞琼;苑举鹏;刘巧;李曦;邹永新;邵常顺;尚永丰;王艳;龚瑶琴;;CRL4B协同PRC2参与表观遗传调控[A];第十二次全国医学遗传学学术会议论文汇编[C];2014年
9 马爱妞;黄炜林;吴中南;周向军;王永祥;;定点诱导survivin启动子表观遗传改变可抑制肿瘤生长[A];中国药理学会第十次全国学术会议专刊[C];2009年
10 曹晓风;;高等植物表观遗传调控对基因组稳定性和植物生长发育的影响[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 常丽君;英发现受表观遗传过程控制的老化基因[N];科技日报;2012年
2 崔昕;表观遗传机制重大研究计划启动[N];中国医药报;2008年
3 王雪飞;表观遗传机制重大研究计划“招兵买马”[N];健康报;2008年
4 通讯员 王雪飞 记者 宋黎胜;治新生儿持续性肺动脉高压有新思路[N];健康报;2011年
5 中国科学院北京基因组研究所 于军 方向东 杨运桂 雷红星李天舒整理;基因组学:几个“高热”关键词[N];健康报;2009年
6 卜晓明;世界还没你,问题已“出生”?[N];新华每日电讯;2007年
7 记者 王郁;我学者发现DNA守护者及表观遗传载体更新机制[N];科技日报;2013年
8 朴淑瑜 唐婷;科研创新从文化入手[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘森;三种蝙蝠表观遗传多样性及其影响因素研究[D];东北师范大学;2012年
2 杨飞;玉米有丝分裂过程中表观遗传修饰间的相互作用[D];武汉大学;2010年
3 于英杰;增温和施氮导致羊草生理生态与表观遗传变化[D];东北师范大学;2014年
4 李明岳;表观遗传修饰在胰岛分化及其相关基因转录表达的作用研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 黄卫霞;基于DNA甲基化的水稻与陆稻的表观遗传分化研究[D];华中农业大学;2015年
2 杨巍;不同玉米自交系的遗传和表观遗传多态性[D];东北师范大学;2008年
3 周锐;表观遗传试剂应用于截短侧耳素产生菌Pleurotus mutilus-04的初步研究[D];西南大学;2011年
4 吴伟琴;长白山不同海拔高度岳桦天然群体的遗传及表观遗传结构研究[D];东北师范大学;2011年
5 戴胜冬;表观遗传修饰间相互作用关系的研究[D];杭州电子科技大学;2015年
6 张伟;化学表观遗传修饰法研究海葵来源月状旋孢腔菌代谢产物多样性初探[D];中国海洋大学;2014年
7 马丽丽;高山龙胆群体遗传与表观遗传结构研究[D];东北师范大学;2011年
8 冯奇志;盐碱胁迫诱导的水稻DNA甲基化变异[D];东北师范大学;2008年
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