大麦种子成熟和萌发过程DNA甲基化多样性分析

【摘要】：随着对表观遗传学的深入研究,已明确DNA甲基化参与生物体内许多生物化学反应,同时在基因表达、细胞分化及系统发育中也起着重要的调节作用。本研究以栽培大麦Steptoe与Morex为材料(Steptoe是六棱饲草大麦,高度休眠；Morex是六棱啤酒大麦,无休眠),利用MSAP技术对种子成熟和萌发过程的全基因组甲基化多样性进行了研究,进而探讨DNA甲基化在种子成熟和萌发过程中的调控作用。主要研究结果如下： 1、应用95个甲基化敏感位点选择性标记,在大麦Steptoe和Morex种子成熟到萌发过程的总基因组DNA中分别扩增出4654和4592条带。大麦Steptoe种子成熟到萌发过程中12个不同时期总甲基化位点数为2777～2894,总扩增位点的甲基化水平为59.7%-62.2%；Morex总甲基化位点数为2784～2882,总扩增位点甲基化水平为60.6%-62.8%。 2、种子成熟和萌发过程中大约有20%的甲基化位点发生了甲基化状态变化,在种子成熟和萌发过程中同时存在甲基化和去甲基化,其中去甲基化更占优势。双链外侧甲基化变为单链外侧甲基化是去甲基化的主要类型；而单链外侧甲基化变为双链外侧甲基化是甲基化的主要类型。 3、利用MSAP数据分析Steptoe和Morex两者之间的甲基化多态性,其遗传变异是6.9%,而表观遗传变异为15%,MSAP方法检测到的表观遗传变异高于基因组遗传变异。对大麦Steptoe和Morex种子成熟和萌发过程中的不同时期进行聚类分析,结果表明材料间的差异大于种子不同发育时期的差异,但是对同一材料来说种子成熟期间的甲基化多态性与种子萌发过程的多态性存在明显不同,特别是随着萌发时间的增加,甲基化多态性也同时增加。 4、对36个DNA甲基化多态性片段进行回收、扩增、克隆、测序,结果发现这些片段的分子量都较小(70～322bp),序列同源性分析发现这些序列与植物编码蛋白、cDNA及功能未知的核苷酸序列有着一定的同源性。利用Methprimer软件对这36条序列进行CpG岛预测,结果发现只有5条序列明显含有CpG岛。