《同核異質水稻DNA甲基化和基因表達差異研究》是徐培洲為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：同核異質水稻DNA甲基化和基因表達差異研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐培洲
- 依託單位：四川農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
植物細胞質基因組雖然受核基因組支配，但對核基因組具有調節作用。最新研究證實作物正反交後代存在甲基化修飾水平上的差異，表明胞質不同會影響到核基因組的甲基化修飾。目前國內三系雜交稻生產上主要套用的幾類不育胞質來源不同，相關研究表明它們對表型的影響存在差異，但迄今未從胞質影響核基因組的甲基化修飾角度來尋求證據。本項目擬選取具有代表性的四類不育胞質（野敗型、D型、岡型、印水型），通過建立同核異質不育系體系，利用MSAP技術分析同核異質水稻核基因組的甲基化多態性並進行必要的亞硫酸鹽測序驗證；利用cDNA-AFLP技術分析同核異質水稻核基因表達水平上的多態性並進行相應的定量PCR驗證；對同核異質水稻穩定的多態性位點測序，分析其可能的生物學功能。通過本項目研究，我們可以明確同核異質水稻在核基因組甲基化以及基因表達水平上的差異，探討不同胞質所帶來的可能生物學性狀差異，為合理選擇雜交稻不育胞質提供理論依據。
結題摘要
細胞質雄性不育和核基因控制的育性恢復是廣泛套用於作物雜種優勢利用的遺傳工具，然而對於這種質核互作的分子機制還不是很清楚。本實驗利用4種重要的雄性不育胞質的代表：金23A（野敗型）、G46A（岡型）、D62A（D型）、Ⅱ-32A（印水型）作胞質供體，對應保持係為核供體，育成了四套同核異質體；每份同核異質體材料分別和恢復系蜀恢527雜交，共組配成16個F1組合。從農藝性狀和基因組DNA甲基化修飾水平上，分別研究了不同胞質對親本和雜交F1代的影響。結果如下： 1、對同核異質不育系和對應保持系的田間觀察和農藝性狀調查，發現它們在營養生長期表型差異不明顯；從始穗期以後，同核異質不育系與對應保持系開始表現出明顯的差異，主要表現在對應不育系生育期延長，花粉不育，株高變矮，還存在嚴重的包頸現象等。 2、對同核異質不育系和對應保持系分別與恢復系R527雜交後代F1的田間觀察和農藝性狀調查，發現A/R(同核異質不育系/R527)和相應的B/R(保持系/R527)相比，在花粉育性上差異最顯著，育性低10%以上，另外在株高、穗頸長、生育期等性狀上亦有差異，表現為株高稍矮、穗頸長變短、生育期稍長，其他農藝性狀差異不顯著。對親本及對應F1的表型數據分析顯示同核異質不育系和對應保持系表型上的差異依然在F1中延續，但恢復系R527將這種差異顯著縮小。 3、比較同核異質不育系和保持系親本間的甲基化水平，發現胞質不同對親本DNA甲基化是有影響的，具體表現在：親本中保持系D62B的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型甲基化都比4個不育系多，這樣導致D62B在總的甲基化水平和全甲基化水平上都高於同核異質的不育系。F1中含保持系胞質的D62B/R在總的甲基化水平和全甲基化水平上都略微高於同核異質的不育系；而在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型甲基化中表現並不同於親本，相較於4組不育胞質F1，並沒有表現出明顯的優勢。說明不育胞質相較於可育胞質能降低核基因組DNA甲基化，不育胞質對核基因組DNA甲基化的降低在恢復基因的引入後得到一定的恢復。 4、比較不育胞質和可育胞質間甲基化多態性，即4個不育系都與保持系不同的條帶，親本間以及雜交種間的多態性位點分別為14和21，多態率分別為2.82%和4.02%。這直接表明了胞質不同導致核基因組甲基化存在差異。 本項目實施期間，在《molecular breeding》雜誌上發表文章一篇，培養碩士研究生2名。
