干旱胁迫下甘蓝型油菜全基因组DNA甲基化分析

为实现油菜抗旱稳产，了解甘蓝型油菜DNA甲基化及其在干旱胁迫应答过程中可能起到的作用，分别以 抗旱和干旱敏感油菜品系为材料，利用扩增片段单核苷酸多态性和甲基化检测技术（AFSM）对其在干旱和复水处 理下的叶和根组织进行全基因组DNA甲基化分析。结果发现：两个材料在三个处理条件下共鉴定到22 157个甲基 化位点，以5mCCGG全甲基化位点为主，主要发生在基因的编码区，其次是启动子区。干旱胁迫诱导油菜全基因组 DNA甲基化水平的变化，不同材料组织之间存在差异。干旱胁迫诱导叶组织整体甲基化水平升高，根组织差异不 明显；复水处理导致叶组织整体甲基化水平下降，根组织的甲基化水平在两个材料间存在差异。差异甲基化位点 的基因主要参与光合作用，类囊体、核糖体、质体和核膜等细胞组成，转运及转运蛋白活性等分子生物学功能。     

双胚苗水稻单倍体及其杂交后代基因组DNA甲基化特异位点的分析及功能探讨

 采用甲基化敏感性扩增多态性技术对水稻单倍体SARⅡ 628及它与蜀恢527、蜀恢363的杂交后代基因组DNA甲基化位点进行了分析。用16对选择性扩增引物在双亲及杂交后代中共检测到765个DNA甲基化位点,与双亲相比,杂交后代DNA甲基化水平均有不同程度的降低。通过分析两个杂交组合与双亲的甲基化带型差异,发现非单倍体遗传及单倍体独立遗传两种甲基化差异位点。对部分甲基化位点的序列进行功能分析,发现这些位点主要涉及细胞构造、代谢途径、应激反应等生物学功能。推测这类功能基因的甲基化修饰调控着相关基因的开启与关闭,为植物的生存、生长、发育及进化提供动力。     

水稻叶片中活性甲基循环、转移相关基因对干旱胁迫的应答

 以中旱3号、汕优63和矮仔占为材料,在10% PEG6000模拟干旱条件下,分别应用基因芯片和mRNA 差异显示技术检测了不同基因型水稻叶片中活性甲基循环、转移相关基因表达对干旱胁迫的应答。中旱3号和汕优63叶片中活性甲基循环过程受干旱胁迫诱导,而矮仔占叶片中这一过程受到干旱胁迫的抑制;干旱胁迫诱导中旱3号叶片中更多甲基转移酶基因的表达,尤其是对Rubisco蛋白甲基化修饰基因转录的诱导,有利于防止Rubisco蛋白的氧化降解;干旱胁迫抑制矮仔占叶片中DNA甲基转移酶、组蛋白甲基转移酶基因的转录。这一结果证明水稻中甲基循环、转移基因的表达在水稻耐旱中有一定的作用。
     

干旱胁迫下植物生理生化及DNA甲基化的研究进展

干旱是影响植物正常生长发育的一个最重要的逆境因子,植物为适应和抵御干旱环境所引起的生理生化过程是一个复杂的系统,DNA甲基化在植物干旱胁迫下过程中起了重要作用。从植物形态指标的表现、生理生化水平的调节及DNA甲基化3个方面归纳阐述植物对干旱胁迫的响应,综述植物抗旱响应对策、DNA甲基化及其检测方法等研究进展,为抗旱种质的鉴定、筛选和抗旱生理育种提供参考。     

干旱胁迫下披碱草属种间杂种F1的DNA甲基化MSAP分析

为了研究披碱草属种间杂种抗旱性优势的遗传机理，以加拿大披碱草（J1）、老芒麦(L1)及其种间杂种F₁为试验材料，经干旱胁迫处理，采用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）方法，探究干旱胁迫后亲本及种间杂种F₁的DNA甲基化变化规律。结果表明，亲本材料L1和J1的DNA平均甲基化水平分别为45.41%和59.53%，杂种F₁的DNA甲基化水平为44.24%，说明杂种在形成过程中发生了DNA去甲基化作用。全甲基化在杂交种的DNA甲基化模式中占主导地位。干旱胁迫前亲本L1、J1和杂种F₁的DNA甲基化程度分别为32.73%、41.54%和28.00%，杂种F₁甲基化水平为亲本材料的75.40%；干旱胁迫后各材料的DNA甲基化程度均增加，平均增幅分别为14.99、20.44和19.78个百分点，说明干旱胁迫对不同材料DNA甲基化水平均有明显影响，且具有特异性。杂种F₁的抗旱性最强，其DNA甲基化水平低于亲本，说明杂交种的抗旱性与DNA甲基化水平存在一定的负相关。     

茶树中甲基转移酶的研究进展

甲基转移酶普遍存在于茶树中,它与茶叶类黄酮物质及咖啡碱的形成、茶树冷驯化过程中DNA甲基化模式的变化和硒代半胱氨酸的形成有关。本文综述了茶树甲基转移酶的基因研究、原核表达和催化特性研究,为以后茶树体内的甲基化修饰提供理论依据。     

DNA甲基化抑制剂5-氮脱氧胞苷对水稻基因组甲基化及幼苗生长发育的影响

【目的】DNA甲基化是高等植物中普遍存在的一种表观修饰形式,其在调节基因表达、维持基因组稳定以及调控植物生长发育等方面发挥重要作用。本研究拟对基因组甲基化如何影响水稻发育进行解析。【方法】利用DNA甲基化抑制剂5-氮脱氧胞苷(AZA, 5-Aza-2′-deoxycytidine)处理水稻幼苗,研究DNA甲基化抑制剂对水稻幼苗生长发育及相关基因表达的影响。【结果】AZA处理后水稻基因组甲基化水平下降、植株发育迟缓,但种子萌发并不受AZA处理的影响;DNA和组蛋白表观修饰相关基因的表达受到AZA处理抑制。此外,防卫反应和光合通路相关基因表达也受到AZA处理的影响,暗示DNA甲基化在这些基因的表达调控中可能发挥作用。【结论】这些结果表明AZA是一种有效的DNA甲基化抑制剂,AZA处理可以破坏水稻基因组甲基化水平的正常状态,从而影响水稻的正常发育。     

木薯及其同源四倍体基因组与DNA甲基化差异分析

为研究染色体加倍对木薯基因组的影响,以及多倍化与2种不同倍性木薯之间DNA碱基序列的变化的联系。本研究以木薯品种"新选048"二倍体及其同源四倍体为研究材料,使用微卫星(simple sequence repeat,SSR)、目标起始密码子多态性(stand codon targeted polymorphism,SCo T)和甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术分别对木薯倍性间的遗传差异、DNA甲基化水平和模式进行分析。结果表明:利用SCo T和SSR均未检测出多态性条带产生,利用MSAP技术可检测出在DNA甲基化水平和模式均发生较大改变。二倍体和同源四倍体的总甲基化率分别为60.21%、59.52%,全甲基化率分别为39.92%、41.42%,半甲基化率分别为20.29%、18.10%。木薯多倍化后,其中有27.30%的位点发生了过甲基化,四倍体有25.00%的位点表现出去甲基化。本研究结果为探究木薯倍性间遗传差异和表观遗传变化规律进行了前期探索。      

干旱胁迫下马铃薯幼苗DNA甲基化研究

马铃薯（Solanum tuberosumL）是我国重要的粮食作物,性喜阴湿冷凉的环境,干旱严重影响着马铃薯的品质产量的稳定。试验采用PEG-6000模拟干旱胁迫处理3个品种的马铃薯幼苗,并对其基因组DNA进行甲基化敏感扩增多态性（Methvlation-sensitiveamplifiedpolymorphism,MSAP）分析,在20％的PEG胁迫下,‘大西洋’的基因组DNA甲基化程度随着时间的增长而有所增大。‘中薯3号’在20％的PEG胁迫下,随着时间的增长,甲基化基本趋势是减弱的。‘中薯5号’和‘中薯3号’情况类似,其甲基化趋势基本上也是随着时间增长而降低的。将特异带回收测序和B1ast比对,结果表明其中几条带跟与萜类化合物合成等功能基因具有一定的同源性。     

麻疯树杂交子代与亲本间基因组DNA甲基化分析

为揭示麻疯树（Jatropha curcas）杂交子代与亲本间基因组甲基化变化规律,以1组亲缘关系较远且差异较大的亲本杂交构建的麻疯树遗传群体为材料,采用AFSM技术挖掘麻疯树DNA甲基化位点,比较不同材料的甲基化水平,对其进行功能分析。结果表明：共检测出537 234个甲基化位点,杂交子代DNA甲基化水平（0.29）显著低于2个亲本（0.39和0.35）。对不同全甲基化水平的样品进行功能分析,结果发现均富集于催化活性和蛋白结合,而相对于mCCGG全甲基化水平,CmCGG全甲基化水平样品还富集于大分子复合物、细胞器等细胞组分,以及发育过程、生物过程、细胞过程、代谢过程等生物学过程。这对于进一步从表观遗传学角度揭示麻疯树维持必要的遗传稳定性形成的内在机制具有重要意义。     

Changes in DNA Methylation Pattern at Two Seedling Stages in Water Saving and Drought-Resistant Rice Variety after Drought Stress Domestication

Recent studies revealed that DNA methylation plays an important role in plant growth and development. In this study, a water-saving and drought-resistant rice variety Huhan 3 was subjected to drought stress from tillering to grain-filling stages in six successive growth cycles. The variations in DNA methylation pattern between the original generation （Go） and the sixth generation （G6） were analyzed by using methylation sensitive amplification polymorphism method. The results revealed that the methylated loci accounted for 34.3% to 34.8% of the total loci. Among these methylated loci, 83.1% to 84.8% were full- and hyper-methylated and 15.2% to 16.9% were hemi-methylated. The DNA methylation level decreased from the three-leaf to four-leaf stages in Huhan 3. Differentially methylated loci （DML） between generations or/and between different developmental stages accounted for 4.0% of the total loci, most of which were only related to plant development （57.9%）. Compared to Go, the DNA methylation pattern of G8 changed after drought domestication, at the three-leaf stage, de-methylation accounting for 59.1%, while at the four-leaf stage, re-methylation for 47.9%. Genome-wide alternations of DNA methylation were observed between the two seedling stages, and DML mainly occurred on the gene＇s promoter and exon region. The genes related to DML involved in a wide range of functional biology and participated in many important biological processes.     

水旱稻三交种的应用价值初步研究

 以水稻野败不育系ZZA、旱稻野败不育系保持系沪旱1B和旱稻恢复系旱恢3号配制的一个水旱稻三交种（ZZA/沪旱1B//旱恢3号）和两个相应的单交种（ZZA/旱恢3号和沪旱1A/旱恢3号）为材料,进行田间性状调查,测定产量、抗旱性和稻米品质等指标。结果表明,三交种株高、叶绿素含量、穗长等性状与单交种的变异系数差异不显著,但群体抽穗历期延长;产量明显高于单交种,2006年比两单交种分别增产17.33%和25.63%,2007年比两单交种分别增产357%和11.71%;抗旱性增强,抗旱系数达51.21%,高于两单交种和亲本;主要稻米品质指标与两单交种差异不大。结果表明,水旱稻三交种可以拓展杂交稻的遗传基础,具有一定的应用价值。     

梯度干旱胁迫对水稻叶片光合和水分状况的影响

采用温室营养液培养方式,通过添加0%、10%、20%、30%PEG6000模拟干旱胁迫,对水稻幼苗叶片的光合作用和水分状况进行比较分析。结果表明:1)在干旱胁迫下,水稻叶片的光合速率、气孔导度、叶肉导度、总导度和叶绿体内CO2浓度等都显著降低;2)在干旱胁迫条件下,限制光合作用的非气孔限制值并没有显著提高,而气孔限制值则大幅提高;与正常水分条件相比,扬稻6号和汕优63在30%PEG干旱胁迫下气孔限制值分别提高了42%和81%;3)光合速率与气孔导度、叶肉导度、总导度及叶绿体内CO2浓度呈正相关;4)在重度干旱胁迫下(20%和30%),叶片水势和含水量都显著下降,并且叶片水势与气孔导度、叶肉导度和总导度呈正相关。因此,气孔关闭导致的叶绿体内CO2浓度降低是限制光合作用的最主要因素,同时叶片水势的降低增加了叶片内CO2传输的阻力。     

灌浆期干旱胁迫对水稻生理性状和产量的影响

目的 研究灌浆期干旱对不同类型水稻叶片生理性状和产量的影响,为干旱气候条件下水稻栽培提供参考。方法 以节水抗旱稻旱优113和普通杂交稻扬两优6号(YLY6)为材料,设置传统淹水灌溉、灌浆期干旱胁迫两个处理,分别测定水稻的产量及产量构成、稻米品质(加工品质、外观品质和营养品质)、干物质生产及分配、叶片生理活性(叶片水势、气叶温差和光合速率)等。结果 与传统淹水灌溉相比,灌浆期干旱胁迫下水稻叶片水势、气叶温差均显著下降,最终导致叶片光合速率降低;但是在复水后2~15 d,叶片的各生理指标可以得到恢复,与对照没有显著差异;水稻产量没有明显变化,产量的稳定主要得益于前期充足的干物质积累使籽粒充分灌浆,结实率显著升高;稻米的碾磨品质没有显著影响,但扬两优6号的外观品质显著降低,却改善了旱优113的外观品质。同时,蛋白质含量升高在一定程度上改善了稻米营养品质。结论 水稻灌浆期适度干旱可以在稳定产量的基础上改善稻米品质。因此,适当在生育后期阶段减少水分的投入,不仅可节约农业用水,稳定籽粒产量,还有利于稻米品质的改善。     

干旱胁迫下NO对水稻日本晴叶片生理特性的影响

研究干旱胁迫下一氧化氮(Nitric oxide,NO)对水稻叶片光合速率、相对含水量及抗氧化系统的影响,旨在揭示NO增强水稻耐旱性的作用机制。以常规粳稻日本晴为材料,在土培条件下于水稻分蘖盛期叶面喷施硝普钠(SNP,NO缓释剂)和/或cPTIO(NO清除剂)后进行干旱处理,6d后,取样并分析叶片各生理指标。结果表明,与清水对照相比,干旱胁迫下,喷施100μmol/L SNP可显著增强水稻耐旱性,叶片表现出较高的相对含水量和光合速率,较低的丙二醛和过氧化氢含量。相反,100μmol/L cPTIO处理的水稻叶片光合速率明显低于对照,相对含水量略低于对照,而丙二醛和过氧化氢含量显著高于清水对照。进一步研究表明,干旱胁迫下喷施外源SNP的叶片具有较高的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,较低的抗坏血酸(AsA)含量和总谷胱甘肽(GSH+GSSH)含量。此外,外源喷施SNP对水稻叶片过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性影响不大,各处理间差异不显著。总之,以100μmol/L SNP作为NO缓释剂处理的水稻干旱损伤较轻,干旱胁迫下叶片具有较高的SOD及CAT活性,这可能是NO增强水稻耐旱性的主要原因。     

孕穗期干旱及复水对水稻叶片生理生化和产量的影响

现有关于水稻干旱胁迫期间各项生理生化指标的变化和对叶片细胞的伤害机理方面的研究已经比较丰富和全面,但是对于干旱胁迫结束复水后的生理变化研究却较少。本文以水稻品种中旱3号和黄华占为材料,在孕穗期进行淹水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱4个处理,研究了干旱胁迫对水稻叶片生理生化性状（光合作用和抗氧化酶活性等）和产量的影响。结果表明,中度和重度干旱使水稻叶片光合速率下降12.9%~43.9%,这主要与气孔导度变化有关;处理结束复水后,中旱3号的生理生化指标均能恢复到正常水平,而黄华占在重度干旱后,其光合速率、气孔导度以及抗氧化酶活性不能再恢复;干旱处理导致水稻产量降低14.3%~47.9%,主要是由于有效穗数和结实率的降低。     

水稻胚芽鞘长度与抗旱性的关系及QTL定位

对由水稻品种珍汕97B和旱稻品种IRAT109构建的重组自交系195个株系的胚芽鞘长度及抗旱系数的研究表明,水分胁迫下水稻重组自交系群体的胚芽鞘长度与抗旱系数的相关系数为0.2206**。应用由213个SSR标记构建的遗传连锁图对控制胚芽鞘长度和抗旱系数的QTL进行了定位。检测到胚芽鞘长度和抗旱系数的主效QTL各为13个和5个,单个QTL对表型的贡献率为2.28%～22.65%;在第9染色体上两者的QTL出现在相同的分子标记区间（RM160-RM215）。检测到胚芽鞘长度和抗旱系数的互作位点分别为17对和3对,影响胚芽鞘长度的互作位点联合贡献率为5835%;影响抗旱系数的互作位点联合贡献率为11.93%。控制胚芽鞘长度和抗旱系数的QTL分别与其他研究中控制根系性状（深根干质量、根深、根长、根数等）的QTL位于相同的标记区间。