《基因組衝擊引起小麥體細胞雜種基因組變異的研究》是依託山東大學，由王敏琴擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基因組衝擊引起小麥體細胞雜種基因組變異的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王敏琴
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本實驗室建立了通過不對稱體細胞雜交創製漸滲系的技術體系（國家發明專利：ZL200410075774.7）。實現了不同禾穀類的異(外)源染色質在細胞水平直接漸滲入小麥基因組,為高度分歧的物種間基因交流提供了機會。雜種中雙親基因組共存及染色質漸滲引起的基因組衝擊將導致小麥基因組發生遺傳及表觀遺傳變異，這些變異是新種質形成的理論基礎。本項目擬採用GISH、SSR、AFLP、SSCP、MSAP、IRAP/REMAP/SSAP等技術，確定小麥/中間偃麥草在單個融合細胞水平發生的異源染色質消減和漸滲；遺傳及表觀遺傳變化；利用構建的融合早期雜種基因晶片信息，對雜種發育中基因表達譜和相關基因進行分析。初步了解體細胞雜種漸滲系的形成方式、不同發育時期基因組變異特徵和相關基因。研究結果可豐富和完善小麥體細胞雜交創製漸滲系新種質的理論與實踐，並為研究遠緣雜交基因組衝擊誘導的遺傳及表觀遺傳變異提供新實驗體系。
結題摘要
植物體細胞雜交技術能夠克服有性雜交不親和等障礙，產生多樣有性雜交無法實現的作物新類型。本實驗室前期成功進行了小麥與多種禾草的對稱與不對稱體細胞雜交，獲得了小麥漸滲系。從其後代中選育出一系列優質高產的耐鹽、耐旱的小麥新品種和新品系。已開展的對稱/不對稱體細胞雜交工作大多關注於對外源目的性狀轉移的研究，但對體細胞雜種中供體染色質消減的時期、方式及機制了解甚少。本項目進行了普通小麥（揚麥158）與中間偃麥草的體細胞雜交，利用細胞學、遺傳及表觀遺傳學及基因組高通量測序技術，對體細胞雜交早期的融合體進行了系統研究。得到以下實驗結果：首次獲得了可育小麥與中間偃麥草的體細胞雜種，揭示了親本間的遺傳互補是促使體細胞雜種植株再生的必要條件；利用細胞學及GISH分析技術，確定了體細胞雜種中供體染色質的消減主要發生在融合體培養發育5-7d左右，主要以細胞分裂間期微核外排、細胞周期不同步或細胞有絲分裂中出現染色體滯後、形成染色體橋及異常染色體分裂等方式進行消減；探討了UV照射供體原生質體是導致融合體細胞內發生氧化還原反應，進而引發供體染色質消減和漸滲的主要原因；利用遺傳及表觀遺傳技術，分析顯示小麥與中間偃麥草的體細胞雜交早期，融合體在生長發育階段，雙親基因組間“遺傳衝突”是導致遺傳及表觀遺傳模式發生變化，導致染色質重排、漸滲入受體基因組的主要原因；利用第二代高通量測序技術, 分析了小麥與雜種中的基因表達變化。首先確認了雜種的遺傳物質主要來源於親本小麥，在雙親及雜種樣品中，共獲得了 27048個差異表達的基因，有12414個上調錶達基因，14524個下調錶達。親本與體細胞雜種差異表達基因的 GO分析富集的途徑主要集中在各種化合物的細胞進程、代謝過程、細胞組分及組裝、催化活性等途徑。該研究結果為豐富和完善小麥體細胞雜交創製漸滲系提供了理論依據和實驗體系。
