全 文 ：林业科学研究摇 圆园员猿渊专刊冤院园远怨 园苑缘云燥则藻泽贼 砸藻泽藻葬则糟澡
摇 摇 文章编号院员园园员鄄员源怨愿渊圆园员猿冤专刊鄄园园远怨鄄园苑
杨树三倍体与二倍体 阅晕粤甲基化的比较分析
陈成彬袁 薛振毅袁 胡宝全袁 王春国袁 宋文芹鄢
渊南开大学生命科学学院袁天津摇 猿园园园苑员冤
收稿日期院 圆园员猿鄄园愿鄄圆猿
基金项目院 国家野怨苑猿冶计划项目渊圆园园怨悦月员员怨员园缘冤曰国家自然科学基金渊猿员猿苑员圆源怨冤
作者简介院 陈成彬渊员怨苑圆要冤袁男袁河北冀州人袁副教授袁主要从事分子细胞遗传学研究援
鄢通讯作者院 耘鄄皂葬蚤造院泽燥灶早憎择岳 灶葬灶噪葬蚤援 藻凿怎援 糟灶袁电话院园圆圆鄄圆猿缘园愿圆源员援
摘要院利用甲基化敏感扩增多态性技术袁对二倍体与三倍体黑杨和白杨群体 阅晕粤 甲基化进行了研究袁共检测到 苑源缘
个基因位点袁不同倍性杨树群体基因组 阅晕粤的总甲基化率为 员猿援 远怨豫 员愿援 愿源豫 袁二倍体杨树平均为 员源援 苑员豫 袁三倍
体杨树平均为 员苑援 苑圆豫 遥 不同倍性杨树种群总甲基化率随着倍性的升高而升高袁半甲基化率黑杨组也随着倍性的
升高而升高袁而白杨组正好相反曰黑杨组全甲基化率没有明显的规律可循袁而白杨组的全甲基化率则随着倍性的升
高而升高遥 倍性与甲基化率的相关性验证分析结果表明院总甲基化率与倍性的相关系数为 园援 愿猿缘袁孕 约 园援 园员袁总甲基
化率与倍性呈极显著正相关曰全甲基化率与倍性的相关系数为 园援 远缘员袁孕 约 园援 园缘袁全甲基化率与倍性呈显著正相关曰
半甲基化率与倍性的相关系数为 园援 猿猿缘袁孕 跃 园援 园缘袁半甲基化率与倍性相关性较弱遥 不同倍性杨树群体的甲基化变
异与序列变化具有显著相关性渊则 越 园援 怨员园 猿袁孕 约 园援 园员冤袁推测甲基化变异具有种群特异性遥
关键词院杨树曰多倍体曰酝杂粤孕曰阅晕粤甲基化
中图分类号院杂苑员愿援 源远 文献标识码院粤
阅藻贼藻糟贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 阅晕粤 酝藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 阅蚤枣枣藻则藻灶糟藻 月藻贼憎藻藻灶
贼澡藻 栽则蚤责造燥蚤凿 葬灶凿 阅蚤责造燥蚤凿 孕燥责造葬则 栽则藻藻泽
悦匀耘晕 悦澡藻灶早鄄遭蚤灶袁 载哉耘 在澡藻灶鄄赠蚤袁 匀哉 月葬燥鄄择怎葬灶袁 宰粤晕郧 悦澡怎灶鄄早怎燥袁 杂韵晕郧 宰藻灶鄄择蚤灶
渊悦燥造造藻早藻 燥枣 蕴蚤枣藻 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁 晕葬灶噪葬蚤 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁 栽蚤葬灶躁蚤灶摇 猿园园园苑员袁 悦澡蚤灶葬冤
粤遭泽贼则葬糟贼院 栽澡藻 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶鄄泽藻灶泽蚤贼蚤增藻 葬皂责造蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 责燥造赠皂燥则责澡蚤泽皂 渊酝杂粤孕冤 憎葬泽 怎泽藻凿 贼燥 葬灶葬造赠扎藻 贼澡藻 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 蚤灶
贼则蚤责造燥蚤凿 葬灶凿 凿蚤责造燥蚤凿 责燥责造葬则 贼则藻藻泽援 苑源缘 造燥糟蚤 憎藻则藻 凿藻贼藻糟贼藻凿 遭赠 早藻造 藻造藻糟贼则燥责澡燥则藻泽蚤泽援 栽澡藻 贼燥贼葬造 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼蚤燥泽 蚤灶 凿蚤枣枣藻则鄄
藻灶贼 责造燥蚤凿赠 燥枣 责燥责造葬则 贼则藻藻泽 增葬则蚤藻凿 枣则燥皂 员猿援 远怨豫 贼燥 员愿援 愿源豫 援 粤灶凿 贼澡藻 葬增藻则葬早藻 贼燥贼葬造 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼蚤燥泽 憎藻则藻 员源援 苑员豫
枣燥则 凿蚤责造燥蚤凿 葬灶凿 员苑援 苑圆豫 枣燥则 贼则蚤责造燥蚤凿 贼则藻藻泽援 栽澡藻 贼燥贼葬造 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼藻 燥枣 责燥责造葬则 责燥责怎造葬贼蚤燥灶泽 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 憎蚤贼澡 贼澡藻 责造燥蚤凿赠袁
贼澡藻 泽藻皂蚤鄄皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 蚤灶 遭造葬糟噪 责燥责造葬则 早则燥怎责 葬造泽燥 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 憎蚤贼澡 贼澡藻 责造燥蚤凿赠袁 憎澡蚤造藻 贼澡藻 燥责责燥泽蚤贼藻 则藻泽怎造贼 憎葬泽 枣燥怎灶凿 蚤灶
憎澡蚤贼藻 责燥责造葬则 早则燥怎责援 晕燥 则藻早怎造葬则 责葬贼贼藻则灶 憎葬泽 枣燥怎灶凿 蚤灶 贼澡藻 增葬则蚤葬贼蚤燥灶 燥枣 贼燥贼葬造 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼蚤燥泽 燥枣 遭造葬糟噪 责燥责造葬则 早则燥怎责袁
葬灶凿 贼澡藻 贼燥贼葬造 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼藻 燥枣 憎澡蚤贼藻 责燥责造葬则 早则燥怎责 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 憎蚤贼澡 贼澡藻 责造燥蚤凿赠援 栽澡藻则藻 藻曾蚤泽贼泽 葬 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 遭藻贼憎藻藻灶 贼燥鄄
贼葬造 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼蚤燥泽 葬灶凿 责燥造赠责造燥蚤凿赠 造藻增藻造 蚤灶 责燥责造葬则 责造燥蚤凿赠 早则燥怎责 渊 则 越 园援 愿猿缘袁 孕 约园援 园员冤援 粤造泽燥袁 葬 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 责燥泽蚤鄄
贼蚤增藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 憎葬泽 枣燥怎灶凿 遭藻贼憎藻藻灶 贼澡藻 枣怎造造赠 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼蚤燥泽 葬灶凿 责燥造赠责造燥蚤凿赠 造藻增藻造 渊 则 越 园援 远缘员袁 孕 约园援 园缘冤援 月怎贼 灶燥
泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 遭藻贼憎藻藻灶 澡藻皂蚤皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶 则葬贼蚤燥泽 葬灶凿 责燥造赠责造燥蚤凿赠 造藻增藻造 憎葬泽 燥遭泽藻则增藻凿援
运藻赠 憎燥则凿泽院 孕燥责造葬则曰 酝杂粤孕曰 责燥造赠责造燥蚤凿赠曰 阅晕粤 皂藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶
植物多倍体化是一种普遍的自然现象袁已证明
在被子植物中袁约 苑园豫的种类在进化史中曾发生
过一次或多次多倍体化事件咱员暂 遥 因此袁人工合成
多倍体是研究植物进化和物种形成的重要手段袁在
以往的研究中袁人工合成多倍体拟南芥尧小麦尧棉
花等被用于分析其物种形成过程和进化途径遥 植
林摇 业摇 科摇 学摇 研摇 究 第 圆远 卷
物多倍体化后袁因全基因组加倍的冲击引起植物产
生遗传学和表观遗传学的多种变化袁如序列排除尧
染色体易位尧转座子激活尧基因沉默等咱圆暂 遥 阅晕粤 甲
基化作为一种表观遗传学中的重要变化袁在 皂蚤鄄
糟则燥砸晕粤 调控尧基因沉默的生物学过程中都起着重
要作用遥
多倍体一般具有生物量大尧生长迅速的特点袁被
广泛的应用于育种工作中曰而在杨树的育种工作中袁
发现三倍体杨树具有优于二倍体杨树的生长优势遥
目前发现袁杨树的部分速生杨均为三倍体袁如山哈
杨尧沙兰杨尧银中杨等咱猿暂 遥 分析这些三倍体速生杨速
生性状的形成原因袁对杨树的新品种培育具有重要
的指导意义遥 本研究以杨树二倍体和三倍体为材
料袁探究三倍体杨树发生三倍体化后袁其 阅晕粤 甲基
化水平与二倍体杨树的异同袁分析三倍体杨树多倍
体化后全基因组 阅晕粤甲基化状态的变化规律袁对加
速杨树多倍体育种工作具有重要意义遥
员摇 材料与方法
员援 员摇 实验材料
以白杨组和黑杨组中的二倍体和天然或人工三
倍体共 员园 种植物为实验材料袁由中国林业科学研究
院林业研究所齐力旺研究员提供材料渊枝条冤袁种植
于南开大学生命科学学院网室遥 圆园员员 年 缘 月 员园 日
取各组杨树顶芽下完全展开的第 猿 片嫩叶袁经清洗
后迅速冻于液氮中 圆 澡 后转入 原 愿园 益冰箱中备用遥
供试材料名称详见表 员遥
员援 圆摇 杨树染色体数目分析
供试材料的染色体计数参照张守攻等咱源暂的研究
方法袁于早春当年生枝条刚冒芽时袁将嫩芽外面较老
叶剥去袁将最里层嫩芽放入饱和的对二氯苯溶液中
处理 猿 澡袁甲醇冰醋酸固定后袁采取酶解去壁低渗法
制备染色体标本遥
表 员摇 供试材料的名称
组 种名
白杨组 毛白杨 孕燥责怎造怎泽 贼燥皂藻灶贼燥泽葬 悦葬则则渊圆灶 越 圆曾 越 猿愿冤
毛白杨 孕援 贼燥皂藻灶贼燥泽葬 悦葬则则渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤
银中杨 孕援 葬造遭葬 耶 月藻则燥造蚤灶藻灶泽蚤泽爷渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤
黑杨组 中林 源远 孕援 凿藻造贼燥蚤凿藻泽 伊 孕援 藻怎则葬皂藻则蚤糟葬灶葬 糟增援 在澡燥灶早造蚤灶源远
渊圆灶 越 圆曾 越 猿愿冤
中林 源远 孕援 凿藻造贼燥蚤凿藻泽 伊 孕援 藻怎则葬皂藻则蚤糟葬灶葬 糟增援 在澡燥灶早造蚤灶源远
渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤
沙兰杨 孕援 糟葬灶葬凿藻灶泽蚤泽 糟增援 耶杂葬糟则燥怎苑怨爷 渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤
圆园园员 杨 孕援 藻怎则葬皂 藻则蚤糟葬灶葬 糟增援 圆园园员渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤
山哈杨 孕援 造蚤葬燥澡藻灶蚤糟葬 在援 杂澡葬灶澡葬渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤
欧美杨 孕援 糟葬灶葬凿藻灶泽蚤泽 酝燥藻灶糟澡援 渊圆灶 越 圆曾 越 猿愿冤
陨鄄圆员源 杨 孕援 藻怎则葬皂藻则蚤糟葬灶葬 糟增援 陨鄄圆员源渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤
员援 猿摇 阅晕粤提取
每种材料各取 缘 株 员 年生枝条袁取完全展开的
叶片 圆 猿 早袁采用改良的 悦栽粤月 法咱缘暂提取基因组
阅晕粤袁液氮研磨后加入裂解液渊圆豫 悦栽粤月袁员援 源 皂燥造窑
蕴 原员 晕葬悦造袁 圆豫 孕灾孕袁员园园 皂皂燥造窑蕴 原员 责匀 愿援 园 栽则蚤泽鄄匀悦造袁
源园 皂皂燥造窑蕴 原员 责匀 愿援 园 耘阅栽粤袁 源豫 茁鄄巯基乙醇冤袁远缘 益
水浴 猿园 皂蚤灶袁加入氯仿颐异戊醇渊圆源颐 员冤袁抽提 圆 次后袁
加 砸晕粤酶 猿苑 益温浴 员 澡袁苯酚颐氯仿颐异戊醇 越圆缘颐 圆源
颐 员进行抽提袁得到 阅晕粤样品于 原圆园 益保存备用遥
员援 源摇 酝杂粤孕分析
酝杂粤孕参照 孕燥则贼蚤泽 等咱远暂报道的方法进行并稍作
修改袁阅晕粤 样品分别使用 耘糟燥砸玉辕 匀责葬域 和 耘糟燥砸玉辕
酝泽责玉 圆 组限制性内切酶消化院源园园 灶早 基因组 阅晕粤袁
猿 哉 耘糟燥砸 陨袁猿 哉 匀责葬 陨陨 辕 酝泽责 陨袁 缘 滋蕴 缘 伊酶切连接缓
冲液 渊 园援 园缘 皂燥造 窑 蕴 原员 栽则蚤泽鄄匀悦造尧 园援 园缘 皂燥造 窑 蕴 原员
酝早粤悦圆尧园援 圆缘 皂燥造窑蕴 原员 运粤悦冤袁补双蒸水至 员缘 滋蕴遥猿苑 益酶切 员圆 澡袁琼脂糖凝胶电泳检测遥 酶切产物于
员远 益连接过夜渊员缘 滋蕴酶切产物袁猿园 责皂燥造窑蕴 原员 匀 辕 酝
接头袁猿园 责皂燥造窑蕴 原员 耘糟燥砸 陨 接头渊表 圆冤袁园援 源 皂皂燥造窑
蕴 原员 粤栽孕袁园援 愿 哉 栽源 连接酶袁员 滋蕴 缘 伊酶切连接缓冲
表 圆摇 接头尧预扩增及选择扩增引物序列
耘糟燥砸 陨 渊缘忆鄄猿忆冤 匀责葬域辕酝泽责 陨 渊缘忆鄄猿忆冤
接头鄄员 悦栽悦郧栽粤郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦 郧粤悦郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤
接头鄄圆 粤粤栽栽郧郧栽粤悦郧悦粤郧栽悦 悦郧栽栽悦栽粤郧粤悦栽悦粤栽悦
预扩引物 郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽悦 渊耘园园 冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧 渊匀 辕 酝园园 冤
选扩引物 郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽悦栽悦渊耘圆源冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧郧栽渊匀圆圆冤
郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽粤悦粤渊耘猿缘冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧栽粤渊匀圆猿冤
郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽悦粤悦悦渊耘猿远冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧悦粤悦渊匀源愿冤
郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽粤悦郧渊耘猿苑冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧悦粤郧渊匀源怨冤
郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽粤郧悦渊耘猿怨冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧悦粤栽渊匀缘园冤
郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽粤郧郧渊耘源员冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧悦栽粤渊匀缘怨冤
郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽悦粤粤渊耘源苑冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧悦栽悦渊匀远园冤
郧粤悦栽郧悦郧栽粤悦悦粤粤栽栽悦粤栽渊耘缘园冤 郧粤栽郧粤郧栽悦栽粤郧粤粤悦郧郧悦栽郧渊匀远员冤
园苑
专刊 陈成彬等院杨树三倍体与二倍体 阅晕粤甲基化的比较分析
液袁补水至 圆园 滋蕴冤遥 应用 粤云蕴孕 扩增程序咱苑暂进行 圆
轮扩增袁产物加上样缓冲液于 怨愿 益变性 愿 皂蚤灶袁冰浴
后袁于 远豫变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测遥袁凝胶经
固定尧染色尧显影和定影干燥后袁进行统计分析遥
员援 缘摇 酝杂粤孕数据分析
为确保数据的可靠性袁从 阅晕粤 酶切开始一直到
变性聚丙烯酰胺凝胶银染显色结束袁每对选扩引物
进行 猿 次独立扩增实验袁选择重复性高的引物对进
行后续数据分析遥 各种不同倍性材料经 圆 组限制性
内切酶双酶切袁耘糟燥砸 陨 辕 匀责葬 陨陨 酶切记为 匀袁耘糟燥砸 陨 辕
酝泽责 陨酶切记为 酝袁对扩增重复性高的选扩引物所产
生的聚丙烯凝胶电泳条带进行分析遥 同一位点袁有
带计为野员冶袁无带计为野园冶袁统计位于 员园园 缘园园 遭责
之间的清晰可辨条带并对带型进行分析遥 最后应用
哉检验对样本间的差异进行统计学分析院
责 越 赠员 垣 赠圆灶员 垣 灶圆袁
择 越 员 原 责袁 滓责员原责圆 越 责择渊 员灶员 垣
员
灶圆 冤
哉 越 责员 原 责圆滓责员原责圆摇 摇 式中院灶员 为某一样本 阅晕粤 甲基化渊悦悦郧郧冤总检
测位点数曰灶圆 为另一样本 阅晕粤 甲基化渊悦悦郧郧冤总检
测位点数曰赠员 为某一样本的总甲基化位点尧半甲基化
位点或全甲基化位点曰赠圆 为另一样本的总甲基化位
点尧半甲基化位点或全甲基化位点曰责员 为某一样本的
总甲基化率尧半甲基化率或全甲基化率曰责圆 为另一样
本的总甲基化率尧半甲基化率或全甲基化率遥
根据原始数据袁首先对每一个单株统计 源 种变
化袁即 陨 型院匀责葬 陨陨 和 酝泽责 陨 都能切开渊员袁员冤曰陨陨 型院
匀责葬 陨陨能切开袁酝泽责 陨 切不开渊员袁园冤曰陨陨陨 型院匀责葬 陨陨 切
不开袁酝泽责 陨能切开渊园袁员冤曰陨灾 型院匀责葬 陨陨 和 酝泽责 陨 都
切不开渊园袁园冤袁从而分析各种甲基化模式的变化遥
杨属群体基因组中甲基化的多样性程度袁根据
悦藻则增藻则葬 等咱愿暂 的方法产生 员园 个群体的 圆 个二维
矩阵院
葬院甲基化不敏感多态矩阵渊酝藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶鄄蚤灶泽藻灶泽蚤鄄
贼蚤增藻责燥造赠皂燥则责澡蚤泽皂泽院酝陨杂孕冤院耘糟燥砸 陨 辕 匀责葬 陨陨 和 耘糟燥砸 陨 辕
酝泽责 陨都能切开的袁即条带为野员袁员冶的标记为野员冶袁其
它标记为野园冶遥
遭院甲基化敏感多态矩阵 渊酝藻贼澡赠造葬贼蚤燥灶鄄泽藻灶泽蚤贼蚤增藻
责燥造赠皂燥则责澡蚤泽皂泽院酝杂孕冤院耘糟燥砸 陨 辕 匀责葬 陨陨和 耘糟燥砸 陨 辕酝泽责 陨
只有一种组合能切开的标记为 野员冶袁其它标记为
野园冶遥
员援 远摇 不同倍性杨树群体聚类分析和相关分析
利用 晕栽杂再杂鄄孕悦 增藻则泽蚤燥灶 圆援 员园藻软件包对 员园 个不
同倍性杨树品种甲基化数据的 圆 维矩阵进行聚类分
析袁遗传相似性采用 杂陨酝匝哉粤蕴渊杂蚤皂蚤造葬则蚤贼赠 燥枣 择怎葬造蚤贼葬鄄
贼蚤增藻 凿葬贼葬冤程序的 阅蚤糟藻 方法遥 相似性系数用来产生
系统树袁采用 哉孕郧酝粤渊怎灶憎藻蚤早澡贼藻凿 责葬蚤则鄄早则燥怎责 皂藻贼澡燥凿
葬则蚤贼澡皂藻贼蚤糟 葬增藻则葬早藻冤方法遥 为了比较系统树和其原始
矩阵的一致性袁采用 悦韵孕匀 程序产生共表型矩阵
渊悦燥责澡藻灶藻贼蚤糟 皂葬贼则蚤曾 冤袁然后采用 酝载悦韵酝孕 程序的
酝藻灶贼藻造检测方法渊酝藻灶贼藻造 贼藻曾贼冤对共表型矩阵和原始
矩阵渊阅蚤糟藻 矩阵冤进行相关性分析遥 为了比较不同
基因型在多维空间的分布差异袁采用主成分分析
渊孕则蚤灶糟蚤责葬造糟燥燥则凿蚤灶葬贼藻 葬灶葬造赠泽蚤泽渊孕悦粤冤方法遥
圆摇 结果与分析
圆援 员摇 杨树染色体倍性鉴定
为确保研究中所用各倍性杨树的准确性袁在其
中无混倍体或非整倍体混杂袁对每一株实验材料的
倍性都进行染色体计数分析遥 检测结果表明院各个
单株的染色体数目与预期的倍性完全一致袁没有检
测到混倍体或非整倍体存在渊图 员冤遥
摇 摇 粤院毛白杨渊圆灶 越 圆曾 越 猿愿冤曰月院毛白杨渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤曰悦院银中杨
渊圆灶 越猿曾 越缘苑冤曰阅院中林 源远渊圆灶 越圆曾 越猿愿冤曰耘院中林 源远渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤曰
云院沙兰杨渊圆灶 越猿曾 越缘苑冤曰郧院圆园园员 杨渊圆灶 越 猿曾 越 缘苑冤曰匀院山哈杨渊圆灶 越
猿曾 越缘苑冤曰陨院欧美杨渊圆灶 越圆曾 越猿愿冤曰允院陨 原圆员源杨渊圆灶 越猿曾 越缘苑冤
图 员摇 白杨组和黑杨组 圆曾与 猿曾染色体分析
员苑
林摇 业摇 科摇 学摇 研摇 究 第 圆远 卷
圆援 圆摇 不同倍性杨树群体基因组 阅晕粤 甲基化水平
分析
摇 摇 不同倍性杨树群体基因组 阅晕粤 分别用甲基化
敏感性不同的限制性内切酶组合 耘糟燥砸 陨 辕 匀责葬域
渊匀冤和 耘糟燥砸 陨 辕 酝泽责 陨 渊酝冤消化尧连接尧预扩增后袁采
用不同的引物组合进行选择性扩增遥 实验中对
阅晕粤 提取尧酶切尧接头连接尧预扩增及选择性扩增
反应尧变性聚丙烯酰胺凝胶电泳均进行了 猿 次重
复袁以避免实验过程中的假阳性遥 共采用筛选到的
猿园 对引物渊缘 个 耘 引物和 远 个 匀 辕 酝 引物冤 渊表 圆冤
进行选择性扩增袁结果显示院酝杂粤孕 带型具有很好
的稳定性渊图 圆冤遥 考虑到所用凝胶的有效分离范
围和条带的可重复性袁实验中只对大小位于 员园园
缘园园 遭责范围内的带型进行统计遥 研究中选用 猿园 对
扩增效果较好的选扩引物袁共检测到 苑源缘 个基因位
点渊猿园 对引物所提供的差异条带数冤遥 从表 猿 中可
以看出院不同倍性杨树群体基因组 阅晕粤 的总甲基
化率为 员猿援 远怨豫 员愿援 愿源豫 袁二倍体杨树平均为
员源郾 苑员豫 袁三倍体杨树平均为 员苑援 苑圆豫 遥 不同倍性
杨树种群总甲基化率随着倍性的升高而升高袁半甲
基化率黑杨组也随着倍性的升高而升高袁而白杨组
正好相反曰全甲基化率黑杨组没有明显的规律可
循袁而白杨组的全甲基化率则随着倍性的升高而升
高遥 为了验证倍性与甲基化率的相关性袁分析了倍
性与甲基化率的相关性院总甲基化率与倍性相关系
数 则 越 园 援 愿猿缘袁孕 约 园 援 园员曰全甲基化率与倍性相关系
数 则 越 园 援 远缘员袁孕 约 园援 园缘曰半甲基化率与倍性相关性
未达到显著性水平袁分析发现院三倍体杨树中以中
林 源远 黑杨的甲基化率最低遥
匀院耘糟燥砸 陨 辕 匀责葬域酶切曰酝院耘糟燥砸 陨 辕酝泽责 陨酶切曰引物为 匀远园 辕 耘源员 组合
图 圆摇 酝杂粤孕分析不同倍性杨树基因组 阅晕粤甲基化水平的部分电泳图
圆苑
专刊 陈成彬等院杨树三倍体与二倍体 阅晕粤甲基化的比较分析
表 猿摇 不同倍性杨树群体基因组 阅晕粤的 悦悦郧郧位点胞嘧啶甲基化水平
杨树 总位点数 总甲基化位点数渊比率 辕 豫 冤
全甲基化位点数
渊比率 辕 豫 冤
半甲基化位点数
渊比率 辕 豫 冤
非甲基化位点数
渊比率 辕 豫 冤
中林 源远 圆曾 远苑愿 怨苑渊员源援 猿员冤 源怨渊苑援 圆猿冤 源愿渊苑援 园愿冤 缘愿员渊愿缘援 远怨冤
毛白杨 圆曾 远园愿 怨愿渊员远援 员圆冤 圆远渊源援 圆愿冤 苑圆渊员员援 愿源冤 缘员园渊愿猿援 愿愿冤
欧美杨 远苑圆 怨圆渊员猿援 远怨冤 猿苑渊缘援 缘员冤 缘缘渊愿援 员愿冤 缘愿园渊愿远援 猿员冤
山哈杨 远愿源 员员远渊员远援 怨远冤 源圆渊远援 员源冤 苑源渊员园援 愿圆冤 缘远愿渊愿猿援 园源冤
陨鄄圆员源 杨 远怨苑 员圆猿渊员苑援 远缘冤 缘园渊苑援 员苑冤 苑猿渊员园援 源苑冤 缘苑源渊愿圆援 猿缘冤
沙兰杨 远远源 员圆园渊员愿援 园苑冤 缘远渊愿援 源猿冤 远源渊怨援 远源冤 缘源源渊愿员援 怨猿冤
银中杨 远员苑 员员缘渊员愿援 远源冤 缘愿渊怨援 源园冤 缘苑渊怨援 圆源冤 缘园圆渊愿员援 猿远冤
圆园园员 杨 苑园圆 员圆源渊员苑援 远远冤 缘园渊苑援 员圆冤 苑源渊员园援 缘源冤 缘苑愿渊愿圆援 猿猿冤
毛白杨 猿曾 远猿苑 员圆园渊员愿援 愿源冤 缘缘渊愿援 远猿冤 远缘渊员园援 圆园冤 缘员苑渊愿员援 员远冤
中林 源远 猿曾 远怨苑 员员猿渊员远援 圆员冤 缘园渊苑援 员苑冤 远猿渊怨援 园源冤 缘愿源渊愿猿援 苑愿冤
圆援 猿摇 不同倍性杨树群体相似性系数分析和聚类
分析
圆援 猿援 员摇 相似性系数分析摇 以 酝杂粤孕 产生的矩阵为
数据源建立了 圆 个不同的相似性矩阵 渊酝陨杂孕 和
酝杂孕冤袁利用 晕栽杂再杂鄄孕悦 增藻则泽蚤燥灶 圆郾 员园藻 软件包中的
杂陨酝匝哉粤蕴渊杂蚤皂蚤造葬则蚤贼赠 燥枣 择怎葬造蚤贼葬贼蚤增藻 凿葬贼葬冤程序模块的
阅蚤糟藻方法产生出基于各个矩阵的相似性系数袁采用
酝葬灶贼藻造方法检测了 圆 个相似性矩阵的相关性遥
由表 源尧缘 可知院基于 酝陨杂孕矩阵的相似性系数较
高袁而基于 酝杂孕 矩阵的相似性系数较低袁说明不同
倍性杨树在基因组序列方面差异不大袁但在基因组
阅晕粤甲基化方面差异巨大袁显示了不同的甲基化修
饰模式遥 酝陨杂孕和 酝杂孕 圆 个矩阵的相关性结果为 则 越
园援 怨员园 猿袁责 约园援 园员袁相关性非常高袁即序列变异或多
样性程度与甲基化变异或多样性程度存在明显的相
关性遥 说明甲基化变化和序列变化具有一定的联
系袁推测甲基化变异具有种群特异性袁甲基化敏感多
态性与甲基化不敏感多态性具有很高的相关性遥
表 源摇 基于酝陨杂孕的相似性系数
中林 源远 圆曾 毛白杨 圆曾 欧美杨 山哈杨 陨鄄圆员源 杨 沙兰杨 银中杨 圆园园员 杨 毛白杨 猿曾 中林 源远 猿曾
中林 源远 圆曾 员援 园园园
毛白杨 圆曾 园援 苑苑圆 员援 园园园
欧美杨 园援 怨员缘 园援 苑苑源 员援 园园园
山哈杨 园援 怨园圆 园援 苑缘怨 园援 怨园怨 员援 园园园
陨鄄圆员源 杨 园援 愿远愿 园援 苑缘缘 园援 愿苑园 园援 愿苑远 员援 园园园
沙兰杨 园援 愿苑猿 园援 苑缘苑 园援 愿愿愿 园援 愿愿员 园援 愿苑愿 员援 园园园
银中杨 园援 苑缘苑 园援 愿远远 园援 苑远圆 园援 苑远员 园援 苑远远 园援 苑苑员 员援 园园园
圆园园员 杨 园援 愿愿源 园援 苑苑源 园援 愿苑怨 园援 愿怨圆 园援 愿苑怨 园援 愿苑缘 园援 苑远苑 员援 园园园
毛白杨 猿曾 园援 苑远猿 园援 愿愿愿 园援 苑远远 园援 苑缘远 园援 苑源愿 园援 苑缘圆 园援 愿苑怨 园援 苑苑源 员援 园园园
中林 源远 猿曾 园援 怨员圆 园援 苑缘怨 园援 愿怨怨 园援 怨园愿 园援 愿苑源 园援 愿愿猿 园援 苑苑圆 园援 怨员怨 园援 苑苑园 员援 园园园
表 缘摇 基于酝杂孕的相似性系数
中林 源远 圆曾 毛白杨 圆曾 欧美杨 山哈杨 陨鄄圆员源 杨 沙兰杨 银中杨 圆园园员 杨 毛白杨 猿曾 中林 源远 猿曾
中林 源远 圆曾 员援 园园园
毛白杨 圆曾 园援 圆园缘 员援 园园园
欧美杨 园援 猿怨圆 园援 员苑怨 员援 园园园
山哈杨 园援 猿怨源 园援 员缘园 园援 源圆猿 员援 园园园
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沙兰杨 园援 圆怨缘 园援 员远缘 园援 猿圆员 园援 源圆源 园援 猿圆怨 员援 园园园
银中杨 园援 员苑园 园援 猿源苑 园援 员愿源 园援 员怨园 园援 圆远员 园援 圆源苑 员援 园园园
圆园园员 杨 园援 猿愿园 园援 圆圆缘 园援 猿远员 园援 缘园园 园援 源缘猿 园援 源园圆 园援 圆远愿 员援 园园园
毛白杨 猿曾 园援 圆圆员 园援 缘圆猿 园援 圆园愿 园援 员远员 园援 员远缘 园援 员怨圆 园援 猿园远 园援 圆愿苑 员援 园园园
中林 源远 猿曾 园援 源缘苑 园援 圆圆苑 园援 猿怨园 园援 源苑圆 园援 源园苑 园援 源圆员 园援 圆猿苑 园援 缘猿圆 园援 员怨苑 员援 园园园
圆援 猿援 圆摇 聚类分析摇 基于相似性矩阵袁采用 哉孕郧酝粤
进行聚类分析得到了 酝陨杂孕 和 酝杂孕 的聚类分析图
渊图 猿尧源冤遥 通过 酝葬灶贼藻造检测各个系统树与其对应的
相似性矩阵的相关性袁则 值均大于 园援 苑袁分别为 酝陨杂孕
则 越园援 怨怨猿 员渊孕 约园援 园员冤袁酝杂孕 则 越 园援 怨源猿 怨渊孕 约 园援 园员冤袁
说明系统树是可信的遥
从聚类分析图中可以看出院员园 个不同倍性杨树
按白杨组和黑杨组被明显的分到 圆 个主要分支上袁
在 酝陨杂孕聚类分析图中袁可以看到大多数个体之间相
似性系数较高曰说明不同倍性杨树在基因组序列方
猿苑
林摇 业摇 科摇 学摇 研摇 究 第 圆远 卷
图 猿摇 员园 个杨树品种的 酝陨杂孕聚类分析
渊 则 越 园援 怨怨猿 员袁孕 约 园援 园员冤
图 源摇 员园 个杨树品种的 酝杂孕聚类分析
渊 则 越 园援 怨源猿 怨袁孕 约 园援 园员冤
面差异不大曰而在 酝杂孕 聚类分析图中袁不同品种杨
树虽然仍被分为 圆 大类袁但是品种之间的相似系数
较低袁表明不同倍性的杨树群体在 阅晕粤 甲基化方面
差异较大袁显示了它们具有不同的甲基化修饰模式遥
酝陨杂孕和 酝杂孕 圆 个矩阵的相关性非常高袁即序列变异
与甲基化变异存在明显的相关性袁表明甲基化变化
和序列变化具有一定的联系袁暗示甲基化变异具有
种群的特异性遥 甲基化变异作为一种表观遗传变
异袁在种群中较之序列变化更广泛的发生袁并且可以
被 酝杂粤孕技术检测到遥
圆援 猿援 猿摇 孕悦粤渊孕则蚤灶糟蚤责葬造 糟燥燥则凿蚤灶葬贼藻 葬灶葬造赠泽蚤泽冤分析摇 孕悦粤
分析证实了聚类分析的结果遥 在 圆 个以相似性矩阵
为数据基础的 孕悦粤分析过程中袁基本在 圆个维度上能
够区分种群间和绝大多数种群的个体间的差异渊图
缘冤遥 圆个基于甲基化变异的相似性矩阵得到的 孕悦粤
分析袁可以看出二者之间的相关性非常显著遥
猿摇 结论与讨论
植物多倍体化过程中袁不仅染色体结构袁基因组
结构尧容量尧序列发生可遗传的改变袁更有以 阅晕粤 甲
图 缘摇 基于 酝陨杂孕渊粤冤和 酝杂孕渊月冤数据的主成分分析
基化尧基因沉默尧核仁显性尧基因组印记等为代表的
表观遗传渊 藻责蚤早藻灶藻贼蚤糟冤变异遥 表观遗传变异在提高
多倍体植物基因表达的多样性袁引起遗传学和细胞
学上的二倍化以及促进基因组间的相互协调等方面
起着重要作用袁其中袁最重要的是目前研究最广泛深
入的 阅晕粤胞嘧啶甲基化遥 无论是在同源多倍体还
是异源多倍体中袁阅晕粤 双链的胞嘧啶甲基化模式通
过 阅晕粤复制被忠实的传递到子代中袁但种间杂交和
多倍体化能扰乱这种遗传方式遥 运藻赠贼藻 等咱愿暂对异源
多倍体棉花渊郧燥泽泽赠责蚤怎皂 澡蚤则泽怎贼怎皂 蕴援 冤的研究发现袁异
源多倍体棉花 悦悦郧郧 内侧甲基化率为 猿圆豫 袁表观遗
传学变化高于遗传学变化遥 蕴怎噪藻灶泽 等咱员园暂发现袁人工
合成的异源多倍体甘蓝型油菜渊月则葬泽泽蚤糟葬 灶葬责怎泽冤源愿豫
的 悦责郧 位点的甲基化状态袁子代与亲代相比发生变
化袁而且甲基化明显比去甲基化事件发生的频率高遥
阅燥灶早等咱员员暂研究了人工合成的异源多倍体小麦和自
源苑
专刊 陈成彬等院杨树三倍体与二倍体 阅晕粤甲基化的比较分析
然状态的小麦袁发现自然条件下小麦的变异主要是
表观遗传学的改变袁如甲基化模式的改变遥 杂葬造皂燥灶
等咱员圆暂在互花米草中发现亲本 猿园豫的甲基化模式在
杂种和异源多倍体中发生变化遥 晕蚤等咱员猿暂研究发现袁
拟南芥的生长优势与生物钟调控基因 悦悦粤 和 蕴匀再
启动子区域的组蛋白修饰状态改变有密切关系遥
通过比较组内尧组间不同倍性杨树的甲基化水
平袁发现二倍体杨树的甲基化水平普遍比三倍体杨
树的低袁而且中林 源远 三倍体杨树中的甲基化水平最
低袁这是否导致了其生长速率大于其他的三倍体杨
树袁还有待实验进一步验证遥
植物倍性与基因组甲基化水平的关系目前还未
有明确的阐述袁但 郧怎燥等咱员源暂对一系列不同倍性玉米
的基因表达研究发现袁部分基因在单倍体和三倍体
组织中的表达与其它倍性组织差异较大袁称之为奇
数倍多倍体效应渊燥凿凿鄄责造燥蚤凿赠 则藻泽责燥灶泽藻冤遥 奇倍性的多
倍体化与偶倍性的多倍体化不同之处袁在于奇倍性
的植物形成后袁还存在核质不平衡曰而对拟南芥胚乳
的研究发现袁胚乳细胞具有更少的异染色质咱员缘暂 遥
栽葬则蚤择等咱员远暂 尧酝葬贼澡蚤藻怎 等咱员苑暂研究表明袁阅晕粤 甲基化与
组蛋白修饰存在密切的联系袁而组蛋白的修饰直接
引起染色质在常染色质和异染色质之间的变化曰然
而对三倍性的显花植物胚乳的异染色质的研究更
少袁暗示可能奇倍性多倍体植物在营养生长中更具
优势袁并且通过 阅晕粤甲基化的修饰引起染色质活性
的改变来调控基因的表达遥
从 酝杂粤孕尧聚类分析尧孕悦粤 分析尧遗传相似度分
析结果可以看出袁不同倍性杨树群体的甲基化变异
具有种群特异性遥 为了搞清 阅晕粤 甲基化变化和序
列变化的关系袁作者对 酝陨杂孕 和 酝杂孕 为基础产生的
相似性矩阵作了相关性分析袁相关系数 则 越 园援 怨员园 猿
渊责 约园援 园员冤袁具有明显的相关性袁这与 悦藻则增藻则葬 等咱愿暂
采用 酝杂粤孕 方法研究 员园 个拟南芥生态型的甲基化
变化结论不同袁他认为甲基化敏感多态性与甲基化
不敏感多态性没有相关性袁认为甲基化具有独立的
控制系统袁通过不同生态型甲基化多样性的比较袁发
现甲基化多态性具有生态型特异性遥 作者在高度异
交的杨树种群中发现甲基化敏感多态性渊酝杂孕冤与甲
基化非敏感性多态性渊酝陨杂孕冤的相关性很高遥 说明
不同倍性杨树甲基化变异具有种群特异性袁但不能
判别甲基化状态控制系统是否为独立的系统袁还需
要更深入的实验进行验证遥
参考文献院
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咱猿暂 陈成彬袁 齐力旺袁 张守攻袁 等援 三倍体杨树核型分析咱 允暂 援 武汉
植物学研究袁圆园园源袁圆圆渊远冤院缘远缘 原 缘远苑
咱源暂 张守攻袁陈成彬袁韩素英袁等袁中国部分杨属植物的染色体数目
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