楊樹多倍化早期世代遺傳及表觀遺傳變異研究

《楊樹多倍化早期世代遺傳及表觀遺傳變異研究》是依託北京林業大學，由張金鳳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：楊樹多倍化早期世代遺傳及表觀遺傳變異研究
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：張金鳳
• 項目類別：面上項目

項目摘要

我們已獲得的黑楊三倍體、四倍體與其親本及二倍體全同胞在葉片大小、顏色深淺等表型上有明顯差異，初步的AFLP和MSAP分析可明確區分親本形成多倍體與二倍體子代的不同，這為研究木本植物多倍化的進化機制提供了遺傳譜系明確的模式材料體系。目前，由於缺乏這樣的遺傳材料體系，難以清晰區分雜交與多倍化的遺傳變異，對於木本植物多倍化引起的遺傳及表觀遺傳特性及其分子機制尚不清楚。因此，本研究擬利用這些獨特的遺傳材料體系採用AFLP、MSAP分子標記、重亞硫酸鹽直接測序法和miRNA分析等手段從核基因組構成、DNA甲基化水平、轉錄調控等多個層次對多倍體黑楊早期世代的遺傳和表觀遺傳特性進行研究，初步揭示多倍體黑楊早期世代由於多倍化引起的遺傳及表觀遺傳變異的分子機制。上述機制的揭示，對闡明木本植物多倍化引起基因變化的特性及其分子機制具有極其重要的意義，可為揭示木本植物多倍化進化機制及其多倍體育種提供理論基礎。

結題摘要

木本植物多倍化引起的遺傳及表觀遺傳特性及其分子機制尚不清楚，本研究利用我們通過染色體加倍技術獲得的楊樹三倍體、四倍體與其親本及二倍體全同胞為獨特的遺傳材料體系，採用AFLP、MSAP分子標記、和miRNA分析等手段從核基因組構成、DNA甲基化水平、轉錄調控等多個層次對楊樹多倍化早期世代的遺傳和表觀遺傳特性進行研究，結果顯示：1. 異源多倍化和雜交均可誘發基因組的廣泛變化，與雙親相比，多倍體基因組變化主要表現為部分親本序列丟失及特異新序列產生，不同倍性之間相比以多態性條帶為主，且主要為不同倍性材料的特異性位點；2.異源多倍化和雜交均可誘發基因組甲基化模式發生變化，多倍體的總甲基化平均水平低於兩個親本及其二倍體全同胞的平均水平，主要以去甲基化為主；3.楊樹二倍體親本及其多倍體和二倍體子代的sRNA在功能及對靶基因的調控方式上表現出了多樣性的特點，對三倍體混池文庫（TOM）與三個二倍體文庫（DFP、DMP、DOM）的差異靶基因進行GO和KEGG富集分析發現，差異靶基因均集中於分子功能的ADP binding方面，表明基因組倍增後，miRNA的調控網路變化主要影響其靶基因分子功能，而差異靶基因的代謝富集通路均集中於植物與病原菌互作通路，表明基因組多倍化過程可能影響多倍體子代在抗病性方面的表現。這些機制的揭示，對闡明木本植物多倍化引起基因變化的特性及其分子機制具有極其重要的意義，可為揭示木本植物多倍化進化機制及其多倍體育種提供理論基礎。