论文部分内容阅读
空间飞行引起植物种子的遗传变异机理是分析空间辐射生物学效应的领域之一。空间辐射的特点是高能量低剂量。以往的研究发现,空间辐射和地面模拟辐射可以引起水稻种子突变体的基因组和基因组甲基化出现明显的多态性改变。而且这些变化呈正相关趋势。为进一步分析这些变化特征,在非表型明显突变株改变的规律,及其在高低剂量辐射处理间的差异。本文以水稻品系东农428作为重离子辐射的研究材料,利用中科院近代物理研究所的兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的高能离子放射性束流12C,选用LET 27.3keV/μm值,分别用0.02 Gy、0.2 Gy1Gy、2 Gy、20 Gy剂量进行模拟辐照处理。在人工气候室培养至三叶期,取叶片作为实验材料,应用分子标记技术AFLP(Amplified fragment lengthpolymorphism,AFLP)和MSAP (Methylation Sensitive Amplified Polymorphism,MSAP)技术,分析每个剂量处理组的总基因组(30株混取)和单株(每个剂量取5个单株)的水稻基因组和基因组甲基化。并对部分差异条带进行克隆测序。通过实验数据分析表明,0.02 Gy、0.2 Gy、1 Gy、2 Gy、20 Gy剂量处理组,其每个剂量的混提总的基因组比对照提高突变率分别为7.44%,5.63%,4.42%,7.24%,8.05%,进一步对每个剂量组的单株基因组突变率分析表明,与相应的对照比较其突变率分别为1.25%-9.08%,1.41%-8.92%,1.25%-3.29%,3.91%-10.49%,4.54%-11.89%。每个剂量5个单株的DNA甲基化变化率分别比对照高出5.13%-12.38%,5.14%-8.35%,4.38%-6.02%,6.87%-12.80%,6.84%-14.01%。这些结果表明,小于1Gy剂量的范围内,无论是基因组,还是基因组甲基化没有出现随着辐射剂量的增加,突变率增加现象,而大于1Gy时,有随着剂量增加突变率增高的趋势。采用Spearman相关性分析发现基因组多态性和甲基化多态性的变化呈正相关性。研究还发现基因组CNG位点甲基化改变高于CG位点。并发现CG位点甲基化变化高于去甲基化的变化,而CNG位点去甲基化高于甲基化变化。还发现在25个突变位点上,所选5个辐射单株均发生一致性多态性变化,从一定程度上可以反映重离子辐射能够引起基因组热点区域突变。测序结果证实,基因组和基因组甲基化变化发生的位点具有选择性。基因组多态性性改变在重复序列,编码区以及转座子区都有发生突变,但是并没有表现出某种倾向性。基因组甲基化的改变主要发生在正常表达基因的编码区上。