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玉米自交系及其杂种F1代的甲基化研究

作　者: 尹祥生
导　师: 潘光堂；张志明
学　校: 四川农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 表观遗传 DNA甲基化 MSAP 杂种优势
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


DNA甲基化是基因组DNA的一种最重要的表观遗传修饰方式,是调节基因组功能的重要手段。DNA甲基化与杂种优势关系的研究处于起步阶段,目前尚无法确定由于DNA甲基化造成的差异表达基因与F1代表型变化之间的直接关系。杂种优势的形成是不是这些差异表达基因作用的结果,还没有明确的答案,因此通过基因表达了解杂种优势形成的遗传基础和预测杂种优势具有一定的理论与实践意义。因此,本研究利用5份玉米骨干自交系采用不完全双列杂交得到的10个杂交组合为研究材料,通过甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,系统分析不同玉米自交系及其杂交种的DNA甲基化多态性分布情况；探讨杂交过程中DNA甲基化多态性差异与杂种优势的关系；筛选和挖掘玉米杂种优势相关基因及甲基化位点变异；为深入研究玉米杂种优势的表观遗传机理奠定分子基础。本研究的主要结果如下：1.本实验用44对引物组合进行选择性扩增后,其中有20对引物组合得到了清晰的谱带。对10个组合的亲本和杂种F1代的CCGG位点的甲基化水平进行了分析,结果表明,10个组合中有9个组合的子代非甲基化率要高于亲代,只有1个组合的子代非甲基化率要低于亲本；有9个组合的子代的甲基化率要低于亲本,只有1个亲本的甲基化率与亲本相等。这说明在杂交过程中,子代的甲基化水平降低,非甲基化水平升高。实验中有个别组合的子代非甲基化率要低于亲本,说明可能与亲本自交系不同品种的组合有关。对CCGG的甲基化水平而言,在10个组合中,亲本和子代都以内侧胞嘧啶甲基化即全甲基化为主,而全甲基化在亲本和子代中的分布有9个组合子代低于亲本,1个组合子代高于亲本。而外侧胞嘧啶半甲基化在亲本和子代中的分布却各不一样,有6个组合子代低于亲本,3个组合子代高于亲本,1个组合子代与亲本相等。2.对10个组合的亲本和子代的甲基化的模式类型统计表明,10个组合扩增出的甲基化平均位点数为99.2。其中单态型的类型最多,平均位点数为78.1,占78.73%。多态型类型中最多的是去甲基化型,平均位点数为13.8,占13.91%,而其余四种多态型的类型所占比例则较少。推测杂种F1代的甲基化模式变化与基因的表达有关,从而与杂种优势相关。3.对考查的6个农艺性状的进行了杂种优势分析,发现株高、穗位高、穗长、穗粗、轴径、穗行6个性状都呈正向的中亲优势。4.对回收的去甲基化片段在NCBI的Genebank中进行了同源性的比对。其中找到同源性的5个序列的比对发现,甲基化在整个玉米基因组都有发生；它与玉米的许多生理现象、生命活动都有关；基因的许多区域都参与了表达调控；但与杂种优势关系还有待进一步的分析。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-8
符号说明  8-11
文献综述  11-21
  1. 表观遗传学  11-12
  2. DNA甲基化  12-14
    2.1 植物DNA甲基转移酶  12-13
    2.2 DNA甲基化产生及维持形式  13-14
  3. DNA甲基化与表观遗传调控  14-16
    3.1 DNA甲基化的研究方法  14-16
      3.1.1 MSAP技术  15
      3.1.2 MSAP技术原理  15-16
  4. 杂种优势  16-18
    4.1 杂种优势的研究机理  16-17
    4.2 杂种优势的研究进展  17-18
  5. DNA甲基化与杂种优势  18-20
    5.1 DNA甲基化研究杂种优势的进展  18-20
  6. 本研究目的意义  20-21
材料与方法  21-30
  1. 实验材料  21
  2. 试剂和仪器  21-23
    2.1 试剂  21-23
    2.2 仪器  23
  3. 实验方法  23-30
    3.1 CTAB法提取玉米基因组DNA操作步骤  23-24
    3.2 亲本自交系及杂交种的MSAP分析步骤  24-30
      3.2.1 酶切  24
      3.2.2 连接  24-25
      3.2.3 预扩增  25
      3.2.4 选择性扩增  25-26
      3.2.5 聚丙烯酰胺凝胶电泳  26-27
      3.2.6 记带及分析  27
      3.2.7 表型数据调查及数据分析  27-28
      3.2.8 差异条带回收  28-29
      3.2.9 克隆  29
      3.3.0 菌落PCR检测,阳性克隆测序及序列分析  29-30
结果与分析  30-45
  1. 琼脂糖电泳检测结果  30-33
    1.1 DNA原液检测  30
    1.2 酶切检测  30-31
    1.3 预扩增检测  31-32
    1.4 选择性扩增检测  32-33
  2. 玉米自交系及其杂交组合的甲基化分析  33-45
    2.1 玉米自交系及其杂交种在苗期CCGG位点的胞嘧啶甲基化的相对水平  36-38
    2.2 玉米亲本及其杂交种的甲基化类型  38-41
    2.3 农艺性状杂种优势分析  41-42
    2.4 去甲基化片段的克隆和分析  42-45
讨论  45-47
  1. MSAP技术的优缺点  45
  2. 玉米自交系和杂交种在CCGG位点的甲基化水平  45-46
  3. 甲基化的类型与杂种优势  46
  4. 回收片段的序列分析  46-47
参考文献  47-52
致谢  52

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 玉米（玉蜀黍）
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