番茄正反交性状差异及小RNA对其调控机制的初步研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:douliangster
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本实验进行了普通栽培番茄(Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom)和醋栗番茄(S. pimpinellifolium line WVa700)的种间远缘正反交,观察了正反交杂种的植物学差异性状,运用了AFLP (Amplified fragment length polymorphism)和MSAP (Methylation-sensitive amplification polymorphism)分子标记手段,探究了正反交杂种在基因上和DNA甲基化模式和水平上的差异;通过小RNA测序,系统地分析了正反交杂种间的小RNA差异,探索异源细胞质中小RNA对正反交杂种差异性状的影响。本研究揭示了异源细胞质中小RNA对远缘正反交杂种差异性状的调控作用,为阐明远缘正反交杂种性状差异的分子机制提供一种思路。主要结果如下:1.在普通栽培番茄和醋栗番茄的正反交杂种Micro-Tom×WVa700和WVa700xMicro-Tom之间,果形指数、单果重和株高3个植物学性状存在显著性差异。与两亲本相比,Micro-Tom×WVa700具有较大的叶面积、较大的冠幅和较小的果形指数,WVa700xMicro-Tom具有较大的叶长和较小的果形指数。2.采用AFLP分子标记技术分析正反交杂种在遗传上差异,结果显示,68个条带(4.3%)仅在Micro-Tom×WVa700显示变异,16个(1.01%)条带仅在WVa700xMicro-Tom中显示变异,两者存在显著性差异(P<0.01)。所以,番茄正反交杂种间有显著性的遗传差异。3.运用MSAP分析正反交杂种问的DNA甲基化的模式和水平上的差异,统计结果显示,WVa700xMicro-Tom中的甲基化模式改变的程度显著高于Micro-Tom×WVa700 (χ2=14.098, P<0.01)。所以,番茄正反交后代的甲基化模式改变存在显著的差异。此外,和亲本相比,Micro-Tom×WVa700具有显著高的外部半甲基化水平(比率分别为1.44和1.46)和显著低的内部全甲基化水平(比率分别为0.73和0.69)(P<0.05)。与上述情况类似,WVa700×Micro-Tom与亲本相比,具有显著高的外部半甲基化水平(1.41和1.43)和显著性低的内部全甲基化水平(0.65和0.61)以及DNA总甲基化水平(0.88和0.84)(P<0.05)。因此,在外部半甲基化水平、内部全甲基化水平和DNA总甲基化水平上,正反交F1杂种与亲本之间存在显著性差异。4.采用小RNA的高通量测序技术分析正反交杂种间小RNA的表达差异以及其靶基因的表达差异, 结果显示, 在Micro-Tom×WVa700和WVa700×Micro-Tom中,已知的76个miRNAs的表达水平呈现很大的不同,3个miRNA (miR172e-3p、miR482a、miR5081)在Fl杂种和亲本间有显著的差异表达。对这76个差异表达的miRNAs进行靶基因预测,有410个靶基因出现。对靶基因的基因功能进行分析,结果显示这些靶基因参与了许多代谢过程,并且和蛋白相关。在远缘杂交过程中,不同表达的miRNAs通过负调控其靶基因对正反交杂种差异表型和超亲表型起重要作用。此外,比较了远缘杂交过程中小RNA的种类变化,结果显示在正反交后代中,小RNA的种类减少了,甚至部分消失了。与WVa700相比,Micro-Tom的细胞质中小RNA具有更强的缓冲能力。
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