羽衣甘蓝为典型的异花授粉植物,杂交优势十分明显,利用羽衣甘蓝的自交不亲和性,通过自交纯化选育出综合性状良好的自交不亲和系,以其作为杂交亲本,可培育出良好新品种。但是羽衣甘蓝经过多代自交后,自交不亲和系后代有严重退化现象,种子的千粒重几乎是亲和系种子的一半,且生长势衰退,易感病。这些不利因素,都给杂交育种带来困难,严重影响了羽衣甘蓝新品种的创新。因此寻找延迟及恢复自交不亲和系自交后代退化种子的生长势、有效保持自交后代品质的手段是亟待解决的难题,这对自交不亲和系亲本的繁殖及杂交育种具有重要的意义。DNA甲基化在植物的生长发育中具有重要的调控作用,它是植物正常生长发育所必需的,本试验采用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism, MSAP)技术,以羽衣甘蓝自交不亲和系9号种子、自交亲和系14号种子为研究对象,从表观遗传学的角度,对其生长发育过程以及高压静电场处理条件下基因组DNA甲基化水平及模式变化情况进行研究,探讨自交不亲和系种子退化现象与表观遗传规律的相关性,研究结果如下1.对9号种子萌发过程不同时期基因组DNA甲基化状态进行分析,结果显示,DNA甲基化修饰贯穿于种子萌发的整个过程,基因组CCGG位点发牛甲基化的方式以双链内侧胞嘧啶甲基化为主。同时检测到甲基化与去甲基化事件,从整个萌发阶段来看,主要发生去甲基化事件。在萌发前期(0-48h)发牛甲基化位点数目持续增多,但在萌发后期(48h-8d)发牛去甲基化的数目大量增加,最终导致去甲基化位点数目是甲基化位点数目的11倍。在种子萌发过程中,DNA甲基化模式类型众多、变化频繁、涉及位点也较多,存在同一位点甲基化模式的反复变化,证明了DNA甲基化修饰是9号种子萌发过程中基因表达的重要的调控方式。2.对分别萌发0h和48h的9号和14号种子基因组DNA甲基化差异的研究,显示两个品系之间表现出了较大的甲基化状态差异。在相同发育时期,9号在总甲基化、全甲基化、半甲基化水平上均不同程度高于14号。随着种子的萌发,9号与14号甲基化状态的差异也表现出来,9号全甲基化水平明显上升,半甲基化水平几乎不变;而14号变化趋势相反,半甲基化水平明显上升,全甲基化水平几乎不变。3.通过记录和计算种子在萌发过程中的各项宏观指标,结果表明高压静电场可促进9号种子的萌发和幼苗的生长发育,改善种子品质,表明高压静电场处理是恢复或延迟羽衣甘蓝自交不亲和系退化种子生长势,保持自交后代品质的有效手段之一。电场强度4kV/cm,处理时间30min是电场处理最适宜剂量。4.利用MSAP,从表观遗传学角度解释高压静电场促进种子萌发和幼苗生长发育的分子机理。自交不亲和系9号种子经高压静电场处理后,总甲基化水平下降,其中全甲基化水平略有升高,半甲基化水平下降显著。有19.64%的甲基化位点发生了甲基化状态的改变,同时发生甲基化与去甲基化事件,以去甲基化为主。5.对羽衣甘蓝基因组甲基化修饰位点差异片段进行回收、测序、比对分析,从中鉴定出许多与植物生长发育密切相关的基因,涉及信号转导、生长代谢、细胞器结构建立、转录因子、激酶等生物学过程,试验结果丰富了十字花科基因组甲基化检出位点的多样性。这些与植物生长发育相关的基因或许都直接或间接的受到了甲基化和去甲基化过程的调控,为在分子水平上解释羽衣甘蓝自交不亲和系9号种子存在植株退化、生长势衰退现象提供理论依据。