中国原生境野生大豆资源DNA甲基化表观遗传变异研究

近年大量研究表明，表观遗传学机制参与高等动植物的多种基本生命活动，在生物个体的生长发育、基因组稳定性以及逆境适应中均具有重要作用。一年生野生大豆（Glycine soja Sieb. et Zucc.）是栽培大豆（G. max L. Merr.）的直接祖先种，因此是其遗传改良的重要基因资源。一年生野生大豆起源于我国，自然资源丰富。鉴于基于DNA甲基化修饰的表观遗传变异在生物适应性进化中的可能重要作用，开展野生大豆资源的DNA甲基化变异的程度、模式和规律，及其与生境的关系的研究具有重要理论意义和应用价值。本项目拟在我们已有研究基础上，系统研究我国野生大豆自然保护区的代表性天然群体的DNA甲基化多样性及其与遗传多样性和生境适应的关系。本研究结果预期将对我国野生大豆的资源保护、重要功能基因发掘、大豆远缘杂交育种等领域提供有价值的参考资料。

使用SSR、AFLP和MSAP三种分子标记技术对10个野生大豆原位保护区共计509份材料进行遗传与表观遗传（DNA甲基化）在“居群”、“同纬度居群”和“不同纬度居群”3个空间地理尺度进行多样性分析，通过分析比较，探讨我国野生大豆群体的遗传结构、表观遗传结构（DNA甲基化）、DNA甲基化变异模式、遗传多样性和表观遗传多样性与空间地理距离关系，以及在野生大豆进化中的作用等问题。结果表明：表观遗传变异在野生大豆进化中起了重要作用，野生大豆天然群体的表观遗传变异比遗传变异更丰富，且是不完全依赖于遗传而独立发生的。在“居群尺度”上，野生大豆的遗传距离与表观遗传距离随着空间地理距离的增大而缓慢增大，且表观遗传距离比遗传距离增大的速率快，微环境的差异可能是造成表观遗传变异的主要动力。通过甲基化变异模式的分析发现，内侧胞嘧啶甲基化和外侧胞嘧啶甲基化可能是由各自独立的两种机制形成的，对于内侧、外侧胞嘧啶全甲基化的位点，内侧胞嘧啶甲基化比外侧胞嘧啶甲基化更容易发生去甲基化，对于已经发生半甲基化的胞嘧啶位点，发生超甲基化都比发生去甲基化的概率要高。