5-氮杂胞苷（5-azaC）对盐胁迫下小麦幼苗生理特性及DNA甲基化的影响.pdf

摘 要 目的：小麦是重要的粮食作物之一。随着非生物胁迫对种植环境的不断影响，土壤 盐渍化成为制约小麦产量和品质发展的重要原因。DNA 甲基化作为主要的表观遗传修 饰，在植物抵抗非生物胁迫中起调控作用。分析耐盐性不同的春小麦品种生理特性变化 及DNA 甲基化差异表达模式，从生理和表观遗传学角度揭示DNA 甲基化的改变与小 麦在盐胁迫条件下抵抗逆境能力的相关性，为DNA 甲基化调控小麦耐盐性研究提供理 论依据。 11 6 5-azaC 方法：本研究选择耐盐性较好的新春 号和盐敏感的新春 号品种，通过 DNA NaCl （ 甲基化抑制剂）预处理小麦种子再利用 模拟盐胁迫，对其部分农艺性状及 生理特性进行分析；利用甲基化敏感扩增多态性技术 （MSAP）和MethyTarget 目标区 域甲基化测序技术分别对基因组DNA 甲基化和特定基因位点DNA 甲基化进行分析， 实时荧光定量检测耐盐相关基因的相对表达水平。 :1 5-azaC 结果 、 处理小麦种子后可显著抑制幼苗根长生长，显著降低根系鲜、干 重。盐胁迫下5-azaC 可显著降低小麦株高，对穗长、穗粒数和穗粒重无显著影响。与 5-azaC 11 盐胁迫相比， 处理后，新春 号叶片净光合速率显著下降，蒸腾速率、气孔导 度下降幅度减缓，胞间CO 浓度无显著差异；新春6 号蒸腾速率、气孔导度、胞间CO 2 2 浓度显著下降，叶片净光合速率无显著差异。5-azaC 处理可显著减少盐胁迫后小麦叶片 丙二醛 （MDA）含量，显著提高新春6 号小麦幼苗叶片中脯氨酸和可溶性糖含量，而 对新春11号影响不大；显著增强新春 11号过氧化物酶 （POD）活性，新春6 号超氧化 物歧化酶 （SOD）和过氧化氢酶 （CAT）活性。 2、甲基化敏感扩增多态性 （MSAP）分析发现，5-azaC 预处理材料经盐胁迫处理 后DNA 甲基化水平呈下降趋势。盐胁迫后基因组同时发生DNA 去甲基化和DNA 甲基 6 DNA DNA 化。盐敏感品种新春 号 去甲基化比率上升， 甲基化增加的比率下降；耐盐 品种新春 11号DNA 去甲基化比率和DNA 甲基化增加的比率均上升，但DNA 去甲基 化比率大于DNA 甲基化增加的比率，5-azaC 处理后提高了盐胁迫条件下DNA 去甲基 化的比率。DNA 甲基化差异修饰位点序列分析发现，核糖体亚基蛋白、蛋白激酶和转 座子序列均存在DNA 甲基化修饰现象。 3 3 、重亚硫酸盐处理样本后对 个耐盐相关基因测序，发现甲基化主要集中发生在 CG 40% CHG CHH 6 位点，占所有类型的 以上，其次为 ， 类型。盐胁迫后新春 号甲基 化率表现为先上升后下降，新春 11号甲基化率表现为先下降后上升，5-azaC 处理后两 品种的甲基化率和对照水平接近。5-azaC 和盐胁迫共同处理与单独盐胁迫相比，新春6 号比新春11号有更多甲基化差异位点的产生。在甲基化程度大于50%的12 个位点中， 新春6 号有10个位点大于新春11号。盐胁迫后耐盐相关基因TaHAK1和TaSTK 的表达 11 6 量较对照显著上升，新春 号相对表达量始终高于新春 号。 结论:5-azaC 会抑制小麦根长的生长，造成小麦植株矮化，提高盐胁迫下小麦叶片 的抗氧化酶活性，缓解盐胁迫负效应，小麦品种对5-azaC 的敏感性与其基因型有关。