论文部分内容阅读
牡丹反季节催花是其产业的主要内容之一,生产中常出现催花不良甚至催花失败的问题,严重影响了牡丹产业的健康发展,深入理解内休眠解除的基因调控机理是解决生产中存在问题的理论基础。DNA甲基化是表观遗传修饰的主要方式之一,在基因表达调控、生长发育等方面发挥重要作用。本研究拟探讨基因组DNA甲基化在牡丹休眠解除中的作用,并进一步分离甲基化模式发生变化的基因片段。分别在牡丹感受不同低温时间期间外施GA3和SAM,利用高效液相色谱技术(HPLC)和DNA甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)分析了不同处理的甲基化变化,筛选了休眠解除进程中甲基化模式变化的DNA片段。
1)2009年11月10日样品移入冷库,0-4℃低温处理18 d可解除‘鲁荷红’内休眠;‘凤丹’需冷量低于‘鲁荷红’,低温15d即可完全解除休眠,随后进入生态休眠阶段。
2)2010年11月24日‘鲁荷红’移入冷库,0-4℃低温12d即可解除其休眠,随后进入生态休眠。低温6d加500 mg/L GA3处理的‘鲁荷红’萌动率和成花率达100%,并可缩短萌动时间。10μmol/L的SAM处理在低温量不足时能够促进萌动。
3) HPLC法测定了2010年低温、500 mg/L GA3、10μmol/L SAM处理的‘鲁荷红’甲基化水平。内休眠期的牡丹花芽甲基化水平很高,低温处理0d、6d、12 d、18d和24 d分别为81.67%、77.14%、84.07%、60.92%和71.71%,总体呈下降的趋势,但休眠解除时甲基化水平较高。SAM可提高花芽内DNA甲基化水平。
4)利用9个EcoRⅠ和8个HpaⅡ/MspⅠ引物组合成72对引物对2009年样品进行了MSAP分析,共扩增出1550带。内休眠期的牡丹花芽甲基化程度高,以半甲基化状态为主,甲基化位点数占总位点的60%以上,低于HPLC法测定的甲基化水平。‘鲁荷红’低温0d、6d、12d、18d、24d所能检测出的基因位点数分别为1248个、923个、1180个、1336个和1332个,总甲基化比率分别为73.9%、73.2%、66.7%、76.3%和57.1%。凤丹低温0d、6d、10d、15d、18d、24 d和萌动后的样品所能检测出的基因位点数分别为1024个、1189个、1325个、865个、1364个、704个和1222个,总甲基化比率分别为61%、56.1%、38.2%、39.6%、33.7%、64.4%和48.2%。伴随着低温累积,花芽内总甲基化水平总体呈下降趋势,生态休眠阶段总甲基化水平又有所升高。
5)伴随着低温累积,去甲基化位点逐渐增加而过甲基化位点数逐渐减少。与未经低温处理相比,‘鲁荷红’低温6 d、12d、18d和24 d去甲基化的位点数分别为211、280、353和513,分别占总位点数的15.2%、20.6%、24.2%和35.4%;过甲基化位点数分别为581、295、276和197,分别占总位点数的41.9%、21.8%、18.9%和13.6%,与休眠解除进程相吻合。
综上,低温处理进程中,总甲基化水平不能完全反映休眠解除进程,而过甲基化和去甲基化的变化趋势与花芽萌动率、成花率间表现出了明显的对应关系,可以反映休眠进程。可见,DNA甲基化参与了休眠解除相关基因的调控,它可能通过某些休眠诱导和解除相关的基因片段的过甲基化/去甲基化调控基因表达进而导致休眠解除。
本研究结果为鉴定休眠解除相关的甲基化调控基因,并进一步揭示牡丹内休眠解除的基因调控网络奠定了基础。