不同纬度黄花苜蓿表观遗传多样性与低温胁迫下DNA表观遗传变化分析

Medicago falcata L. is a kind of significant wild legume grass, which belongs to common species on the Eurasian Steppe, which widely distribute in northern China, Mongolia and Russia. It has especially extremely strong resistance against coldness and has always been one of the preferred hybridization parents of Alfalfa breeding at home and abroad,and genetic diversity of its is abundant.The study showed that epigenetic characteristics played an important role in the plant species to adapt to the environment,and it reflected the adaptability of species and revealed differences in the sequence better than neutral DNA markers.So, in this study,three Medicago falcata L.wild populations will be studied,located in the typical steppe of eastern margin of the Eurasian Steppe from different latitudes.We plan to study genetic diversity and genetic structure of different population using AFLP based on genome sequence variation detection;We intend to study epigenetic diversity and DNA epigenetic changes analysis of different population using MSAP under normal and 5 C cold treatment,and we will be reveal DNA methylation of three Medicago falcata L.populations plays a role against low temperature from different latitudes;We will discuss relation between diversity and adaptation in the further.

黄花苜蓿（Medicago falcata L.）是1种重要的野生豆科牧草，是欧亚草原常见种，广泛分布于中国北方、蒙古国和俄罗斯。具有极强的抗寒性，一直是国内外苜蓿育种首选的杂交亲本之一，遗传多样性丰富。研究表明，表观遗传特性比中性DNA标记揭示的序列差异更能反映植物物种对环境的适应能力。因此，本研究以欧亚草原东缘典型草原不同纬度三个黄花苜蓿野生种群为研究对象，采用AFLP技术研究种群遗传多样性和遗传结构分化；采用MSAP技术进行种群的表观遗传多样性研究，以及在对照和5℃低温处理下DNA表观遗传变化分析，揭示不同纬度黄花苜蓿DNA甲基化在抵御寒冷中发挥的作用；进一步探讨多样性与适应性的关系。

黄花苜蓿是1种重要的野生豆科牧草，是欧亚高原常见种，广泛分布于中国北方、蒙古国和俄罗斯。具有极强的抗寒性，一直是国内外苜蓿育种首选的杂交亲本之一，遗传多样性丰富。本研究运用AFLP和MSAP分子标记对不同纬度三个黄花苜蓿种群进行了遗传和表观遗传多样性研究，以及在对照和5℃低温处理下表观遗传变化分析。主要结论：.（1）遗传多样性丰富。采用AFLP 分子标记，选用15对引物进行扩增，共检测出496条带，多态比例为97.18%。种群多样性水平为中国﹥蒙古﹥俄罗斯。每个种群单株基本按照所属的地理位置聚在一起，各种群间的单株没有交叉现象，表明遗传距离与地理位置具有相关性。.（2）表观遗传多样性丰富。采用MSAP 分子标记，选用10对引物进行扩增，共检测出235条带，多态比例为86.38%。MSAP、MSP、MISP都是总和大于各种群内，说明种群甲基化变异既存在于种群内也存在种群间。种群表观多样性水平为中国﹥俄罗斯﹥蒙古。中国和俄罗斯种群材料基本按照所属的地理位置聚在一起，但是蒙古种群个体材料与其它两个种群间具有交叉现象。表明表观遗传距离与地理位置存在相关性。 .DNA甲基化模式在不同种群和个体间具有特异性，可能与不同种群所处的生境差异有关。甲基化水平俄罗斯是I型>Ⅲ型>IV型>Ⅱ型，蒙古和中国是I型>IV型>Ⅲ型>Ⅱ型，均表现为Ⅱ型所占的比例低。全甲基化百分率平均为25.39%，表现为蒙古﹥中国﹥俄罗斯。. （3）多样性参数值基本呈现出MSAP均高于AFLP，推断在种群和个体中，甲基化变异相对于基因组水平上的遗传变异发生较广泛，说明种群DNA甲基化多态性在受到遗传变异影响的同时，还受到其他机制的调控。.（4）低温胁迫后DNA 甲基化水平和模式发生改变，同时发生甲基化和去甲基化，且表现出种群和个体间的特异性。低温后MSAP、MISP、MSP高于CK，推断DNA 甲基化参与了低温胁迫过程中基因表达的调控；全甲基化百分率蒙古种群高于CK，其他两个种群低于CK，说明蒙古种群发生了甲基化，俄罗斯和中国种群发生了去甲基化。