水生克隆植物的表型可塑性及表觀遺傳學機制

《水生克隆植物的表型可塑性及表觀遺傳學機制》是依託華南師範大學，由高雷擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水生克隆植物的表型可塑性及表觀遺傳學機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高雷
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

克隆植物的表型可塑性一直是生態學研究的重要方向之一。然而其發生及調節的分子遺傳學機制卻鮮有研究。本課題以水生入侵克隆植物鳳眼蓮為研究對象，試圖研究其在不同水深環境下的表型可塑性及產生表型可塑性的DNA甲基化基礎。研究內容主要包括：溫室條件下，不同水深梯度培養鳳眼蓮，研究鳳眼蓮母株及子株在形態、生物量、及光合生理、養分含量等方面的差異；同時野外調查不同水體鳳眼蓮的分布特徵、分株形態特徵，養分含量等。試圖研究克隆植物鳳眼蓮的表型可塑性及適應環境的生態學意義。同時，對溫室實驗的鳳眼蓮母株和子株進行取樣，通過DNA甲基化敏感擴增多態性技術（MSAP），研究母株及子株DNA甲基化水平在不同水深梯度下的差異，試圖探討克隆植物表型可塑性的表觀遺傳學調節機制。該研究將從分子學角度進一步揭示克隆植物對異質環境的適應性調節機制。

結題摘要

克隆植物的表型可塑性及其內在機制一直是生態學研究的重要方向之一。本課題以水生入侵克隆植物鳳眼蓮為研究對象，研究了其在不同水深環境下的表型可塑性及產生表型可塑性的表觀遺傳學機制。研究發現，不同水深環境下鳳眼蓮分株具有明顯的表型可塑性，深水環境下鳳眼蓮主要漂浮生長，植株矮小，葉柄膨大為球狀，主要進行克隆生長，而在淺水環境下鳳眼蓮可直立生長，葉片成長桿狀，根可深入水底基質中，可進行有性繁殖。並且，鳳眼蓮開花後花莖具有彎曲現象，兩種長度雄蕊花粉不同時間發育進一步保證了鳳眼蓮的授粉完成，但在深水環境下，花彎曲進入水中可以結束有性繁殖過程，研究表明這是對不同水深環境的適應性調節。轉錄組學研究發現，不同水深環境下鳳眼蓮根莖葉的基因表達具有明顯差異，其中葉柄的差異表達基因最大，進一步分析發現，呈現差異的基因主要是與糖分代謝和光合有關的基因。這說明儘管克隆植物在基因序列層面是相同的，但其基因的表達依然受到環境的影響調節，克隆植物較強的表型可塑性是具有表觀遺傳學的分子基礎的。今後我們將繼續從DNA甲基化層面剖析克隆植物表型的遺傳機制。