玉米二倍体与单倍体的基因组DNA甲基化差异及生理指标的研究

摘要

随着玉米育种技术的不断进步;玉米单倍体育种已是玉米育种的重要手段之一;单倍体育种可以有效的缩短育种时间。而DNA甲基化是植物进化中保守的染色质修饰;其有助于基因的调控和基因结构的完整。因此探讨玉米单倍体生理生化指标变化及甲基化水平及模式变化;以期为剖析玉米单倍体育种的特异性遗传及单倍体育种的发展提供理论依据。了解玉米二倍体染色体数减半后的机体特征及甲基化水平及模式变化规律;为选育优良自交系并组配优异杂交组合提供表观遗传理论基础。本研究以玉米自交系B73和H99为试验材料对其二倍体及其单倍体进行生理生化指标的测定;对两品种自交系的单倍体和二倍体共同分析其生理生化指标的差异显著性;并应用甲基化敏感扩增多态性（methylation sensitive amplified polymorphism;MSAP）法对玉米二倍体及其单倍体的DNA甲基化水平和模式变化进行研究。结果如下： 1、玉米自交系单倍体较二倍体的染色体数目减少一半;玉米自交系B73和H99的单倍体株高和叶片发育都受到影响;株高和叶宽都显著低于其二倍体;且雌雄蕊均发育不良。 2、H99 单倍体苗期叶片可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均显著低于其二倍体;分别降低10.85%、7.29%。B73单倍体苗期叶片可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均显著低于其二倍体;分别降低23.62%、38.11%。H99单倍体的抽雄期叶片过氧化物酶活力、过氧化氢酶活力和超氧化物酶活力均显著低于其二倍体植株;分别降低21.98%、24.08%、4.26%。B73单倍体的抽雄期叶片过氧化氢酶活力显著低于其二倍体;降低 30.71%。但 B73 单倍体的抽雄期叶片过氧化物酶活力和超氧化物酶活力显著高于其二倍体。H99单倍体和B73单倍体在抽雄期的叶绿素含量也都显著低于其二倍体;分别降低64.89%、40.52%。 3、H99二倍体的过氧化物酶活力、超氧化物酶活力、可溶性蛋白含量显著高于B73二倍体。B73二倍体的过氧化氢酶活力、可溶性糖含量、叶绿素含量显著高于H99二倍体。而倍性降低后H99单倍体的过氧化物酶活力、可溶性蛋白含量依然显著高于B73单倍体。B73单倍体的过化氢酶活力、可溶性糖含量、叶绿素含量依然显著高于H99单倍体。但是倍性变化后B73单倍体的超氧化物酶活力上升;变化显著。 4、H99和B73的单倍体甲基化敏感扩增多态性分别为79.90%、83.03%;H99和B73的单倍体甲基化敏感扩增单态性分别为20.10%、17.97%;H99单倍体基因组DNA甲基化水平相比较H99二倍体而言;H99单倍体的总甲基化率降低;全甲基化率降低;半甲基化率升高。B73单倍体基因组DNA甲基化水平相比较B73二倍体而言;B73单倍体的总甲基化率升高;全甲基化率升高;半甲基化率降低。玉米单倍体基因组 DNA 甲基化模式发生了改变;初步揭示倍性对于玉米基因组DNA胞嘧啶甲基化的影响。 5、H99单倍体的总甲基化水平同其二倍体的生理指标水平变化趋势相同;都是在二倍体单倍化后水平降低。而B73的单倍体总甲基化水平升高;生理指标中的超氧化物酶活力和过氧化物酶活力也随倍性降低水平升高;两者趋势相同;除此之外指标都降低。

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