《異源small RNA調控芸薹屬蔬菜遺傳變異發生的分子機制研究》是依託浙江大學，由陳利萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：異源small RNA調控芸薹屬蔬菜遺傳變異發生的分子機制研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳利萍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Small RNA是植物生長發育的一類重要調控因子。先期研究表明：small RNA可以在異源細胞之間移動與交流，並對受體的相關基因進行調控。因此我們推測，異源small RNA（不同種、屬間）的移動與交流及其對受體基因的調控作用是遠緣雜交中發生遺傳變異的重要原因之一。本項目以芸薹屬蔬菜（主要以榨菜與紫甘藍為材料）的遠緣無性與有性雜交為實驗體系，利用qRT-PCR、MSAP、轉基因等技術手段，進行異源small RNA的特異或差異表達、以及與性狀變異相關基因的差異表達，甲基化模式分析及變異性狀相關基因功能驗證研究，闡明異源small RNA-基因-遺傳變異之間的關係，明確異源small RNA誘導遺傳變異的作用機制與模式，為農作物遺傳改良和新種質的創製提供嶄新的理論依據與途徑。
結題摘要
項目針對以下科學問題：即異源small RNA是否在受體植株內與其自身small RNA共同調控了植物生長發育，異源small RNA的調控作用是否會影響到受體的有性雜交以及無性雜交的後代的遺傳變異，以及遺傳變異發生的規律與機制是什麼開展了研究。以芸薹屬蔬菜（榨菜和紫甘藍的遠緣嫁接，白菜和黑芥的有性雜交）為實驗材料體系。開展了不同雜交方式中異源small RNA 特異或差異表達分析、以及與性狀變異相關基因的表達的相關性研究。主要結果為:(1)異源small RNA可以在嫁接細胞之間轉移，並引起受體細胞small RNA種類與數量發生改變， 並且這種改變可以在有性與無性世代中得到維持。(2)small RNA的種類與數量發生改變調控了受體細胞的基因的表達，並且基因表達的變化可以遺傳到下一代。關鍵的數據有:(1)首次通過原位雜交技術鑑定莖尖分生組織細胞層組成。(2)通過small RNA測序在嵌合體的榨菜回復系植株中檢測到了紫甘藍譜系特異的small RNA。榨菜回復系與親本相比具有24.29%的差異small RNA類型，而這部分差異的small RNA與紫甘藍具有0.60%的相關性，大約包括97342條sRNA，它們很可能是在榨菜與紫甘藍細胞間譜系發生交流的small RNA。(3)以嵌合體TTC自交第三代GS3為研究材料，進行了轉錄組及表達譜研究。與榨菜相比較，GS3有1187條基因顯著性差異表達，其中676個基因上調錶達，511個基因下調錶達，這些差異基因參與眾多的生物學過程。其中篩選到了2個與葉形相關的候選基因（ARP、CKO）。這一結果表明了嫁接誘導的葉形變異性狀的產生與基因表達改變具有相關性。另外，在白菜與黑芥有性雜交中發現雜交後代的miRNAs表達水平與親本相比較都呈現上升趨勢，其siRNAs表達水平比白菜相比呈上升趨勢，而與黑芥相比呈下降趨勢。隨著倍性水平的提高，miRNAs比例增大，而siRNAs的比例減小。從親本、雜交種、多倍體中一共得到320個已知miRNAs和52個新miRNAs。並且通過qRT PCR分析發現，目標基因的表達水平與miRNAs表達呈負相關。本項目的研究明確了異源small RNA移動與交流及其對受體基因的調控作用是遠緣嫁接與雜交中發生遺傳變異的重要原因之一。研究結果為農作物通過“獲得性”進行遺傳改良提供嶄新的理論依據。
