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嫁接获得的变异性状在园艺作物的生产及科学研究中经常被发现,对嫁接获得变异机理的研究已经成为国内外的热点。本论文以芸薹属蔬菜榨菜(Brassica juncea(L.)Czern.et Coss.var.tumida Tsen et Lee)与紫甘蓝(B.oleracea L.var.captataL.)嫁接嵌合体为材料,通过嵌合体连续自交获得有性后代GSn(GSn=grafting-selfing,n = generations),观察了 GSn发生变异的植物学性状的特点及其遗传规律;通过RNA-seq进行表达谱分析,寻找榨菜与GSn的差异表达基因及其遗传规律,筛选与变异性状可能相关的基因;通过MSAP(meth-ylation-sensitive amplified polymorphism)分析,探究嫁接引起的DNA甲基化变异及其遗传规律,分析DNA甲基化变异与嫁接获得变异性状的关系;通过small RNA测序和比对分析,探究small RNA改变与嫁接诱导的DNA甲基化变异的关系;通过建立DNA序列未改变的F2表观遗传群体,对叶缘裂刻基因进行初步表观定位。本论文取得的主要结果如下:(1)通过榨菜(TTT)与紫甘蓝(CCC)嫁接嵌合体TTC(嵌合体的茎尖分生组织从外层到内层分别是:L1-L2-L3,T代表细胞层起源于榨菜细胞谱系,C代表起源于紫甘蓝谱系,TTT代表亲本榨菜,CCC代表亲本紫甘蓝)有性自交获得GSi,发现GSi存在广泛的表型变异,如:顶端分生组织发育异常,开花提早;叶片顶端由缺刻变为全缘,叶片基部的二级裂刻程度较对照亲本TTT低甚至二级裂刻消失;瘤状茎的膨大变小等。GS1群体中的叶缘裂刻变异稳定遗传了十代,并且符合孟德尔遗传规律。GS1群体中的顶端分生组织变异(包括提早开花)程度各异,且随着GS1的连续自交不断回复到亲本状态。研究表明:嫁接诱导的变异性状包括稳定遗传与回复两种形式,且具有一定的方向性。(2)通过对TTT与GS1、GS3、GS5进行表达谱分析,发现GS1中413个基因的表达水平发生显著变化,其中59个差异基因在GS3和GS5中仍然保持一致的显著差异模式,包括生长素相关基因:auxin-responsiveprotein IAA18和auxin-inducedprot in5A,94个差异基因在GS3和GS5中差异逐渐消失或者差异模式与之前相反,包括衰老相关基因或转录因子:protein YLS9-like,WRKY22。在两种模式的差异基因中都存在与甲基化相关的基因:Factor ofDNAmethylation1和methlttransferase-likeerotoin 7A。研究表明:嫁接引起基因表达的改变,包括生长素、衰老及DNA甲基化相关的基因等,且基因表达水平在GSn中的变化规律与嫁接诱导的变异表型的遗传规律一致,即稳定遗传与回复同时存在。(3)通过对GSn进行MSAP分析,发现GS1群体发生了广泛的DNA甲基化模式的变异(5.29%-6.37%)。其中,31.58%(24/76)的DMFs(differentially methylated fragments)能至少稳定遗传五代,而剩余的68.42%的DMFs随着连续自交在逐渐回复。通过对DMFs的功能比对及qRT-PCR(quantitative real time PCR)分析,发现嫁接诱导的DNA甲基化变异主要发生在转座子和编码基因的外显子区域,包括提早开花基因FyPP3(dDMF7)和赤霉素调控基因At2g39540(uDMF32),且在具有dDMF7和uDMF32不同DNA甲基化状态的植株间这两个基因的表达确实存在差异。研究表明:嫁接诱导了稳定遗传与回复两种类型的DNA甲基化变异,且变异可能与嫁接获得的叶形与提早开花等变异性状有关。(4)通过对TTT、GS1、GS3和GS5进行smallRNA测序,发现与TTT相比,GSi中共有6704个siRNAs的表达量发生显著变化。将差异siRNAs与DMFs进行匹配,82个差异表达siRNAs匹配到了3个DMFs,包括17条24-nt的siRNAs,并且这17条siRNA都比对到了uDMF9。在GSn中这17条siRNAs的表达量要低于TTT,与之对应的,GSn中uDMF9的CHH甲基化也要低于TTT。研究表明:嫁接能导致siRNA的表达量发生显著改变,且部分差异表达的siRNA可能通过RdDM(RNA-directed DNA Methylation)途径调控CHH甲基化模式的改变。(5)通过GS6×TTT获得F2表观遗传群体,叶缘深裂、叶缘浅裂、叶缘全缘在F2群体中符合1:2:1的孟德尔分离规律。利用512对MSAP引物对叶缘深裂池和叶缘全缘池进行多态性标记筛选,结果70对MSAP引物在两极池间表现出差异。对混合基因池的10株叶深裂和10株叶缘全缘单株间进行进一步筛选验证后,得到了 1条与叶缘裂刻性状连锁的分子标记31-31H,标记31-31H的单株交换率为12%,该连锁的MSAP甲基化分子标记初步定位在A02染色体上物理距离为25.95 M的区域,推测目的基因与标记的遗传距离为12.21 cM。本论文表明,DNA甲基化是嫁接后代获得变异性状的遗传基础之一,在有性自交中同时存在稳定遗传与回复两种类型,并且嫁接诱导的DNA甲基化可以通过siRNA来维持。研究结果为“嫁接获得性遗传”提供了理论科学依据,对园艺作物的遗传改良和新品种的创制具有重要意义。