The effects of activated carbon and plants diversity ... - 华南农业大学

华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集一 等 奖 作 品3.2 DNA 甲 基 化 检 测 方 法 为 抗 植 物 旱 性 育 种 创 造 了 条 件一 般 而 言 , 可 以 分 辨 出 甲 基 化 修 饰 的 方 法 主 要 有 以 下 几 种 :a、 甲 基 化 敏 感 扩 增 多 态性 (MSAP);b、 亚 硫 酸 氢 盐 的 修 饰 ;c、 特 异 性 识 别 甲 基 化 修 饰 DNA 的 抗 体 或 蛋 白 ;d、[50]质 谱 或 色 谱 等 精 密 检 测 手 段 。 目 前 , 基 因 的 甲 基 化 研 究 主 要 结 合 亚 硫 酸 氢 钠 处 理 和 PCR技 术 。 广 泛 应 用 的 技 术 是 Herman 建 立 的 甲 基 化 特 异 性 的 PCR 技 术 (MSP) 和 Jones 建 立 的[51]甲 基 化 敏 感 的 单 碱 基 延 伸 技 术 (Ms-SNuPE), 都 需 要 建 立 在 电 泳 分 析 的 基 础 上 。 其 中 以NaHSO3 法 为 基 础 产 生 了 多 种 CpG 岛 甲 基 化 检 测 方 法 , 如 BSP 测 序 、PCR、 芯 片 杂 交 技术 等 特 异 DNA 甲 基 化 位 点 的 检 测 技 术 。 结 合 新 一 代 测 序 技 术 以 及 尚 待 开 发 的 高 通 量 甲 基化 图 谱 测 序 必 然 使 DNA 甲 基 化 初 步 研 究 上 升 到 深 层 方 面 的 研 究 , 包 括 营 养 / 死 亡 , 非 生[52]物 和 生 物 胁 迫 等 。 当 今 生 存 环 境 的 多 变 , 使 植 物 对 抗 逆 境 胁 迫 的 研 究 被 提 上 进 程 , 作为 后 基 因 组 研 究 的 热 点 ,DNA 甲 基 化 与 植 物 抗 旱 性 育 种 将 会 是 未 来 几 年 的 重 要 研 究 方 向之 一 。3.3 面 临 的 挑 战基 因 组 DNA 甲 基 化 运 用 到 植 物 抗 旱 性 育 种 中 存 在 若 干 问 题 :(1)、 植 物 甲 基 化 修 饰对 逆 境 胁 迫 响 应 的 灵 活 性 与 动 态 可 逆 性 一 方 面 可 避 免 植 物 免 受 环 境 的 伤 害 , 另 一 方 面 也造 成 了 我 们 研 究 的 困 难 , 只 要 时 机 没 有 把 握 准 确 将 可 能 造 成 巨 大 的 实 验 误 差 。(2)、 利 用DNA 甲 基 化 修 饰 育 种 起 步 较 晚 , 仅 有 的 一 些 例 子 多 是 利 用 5 氮 杂 胞 苷 /5’-aza-2’ 脱 氧 胞 苷[43]处 理 植 株 , 造 成 整 体 甲 基 化 水 平 降 低 或 升 高 , 诱 导 新 性 状 用 于 育 种 , 如 矮 杆 水 稻 [43][53]等 ; 也 有 运 用 到 杂 种 优 势 等 作 物 改 良 的 育 种 当 中 , 但 是 都 集 中 在 分 析 亲 本 与 后 代 的DNA 甲 基 化 水 平 。(3)、 基 因 组 DNA 甲 基 化 作 图 尚 处 于 起 步 阶 段 , 其 方 法 类 似 于 经 典 遗[54]传 学 中 的 测 序 。 目 前 第 一 张 高 分 辨 率 的 DNA 甲 基 化 图 谱 为 拟 南 芥 , 利 用 免 疫 沉 淀 和Tiling 芯 片 的 结 合 首 次 成 功 的 检 测 了 拟 南 芥 基 因 组 甲 基 化 胞 嘧 啶 分 布 , 而 其 他 植 物 尚 未 见类 似 的 报 道 。 分 子 标 记 在 理 论 上 是 可 以 运 用 到 DNA 甲 基 化 等 位 基 因 的 选 择 的 , 但 在 育 种实 践 中 存 在 困 难 , 目 前 较 为 常 用 的 甲 基 化 分 子 标 记 技 术 是 MSAP。 新 一 代 测 序 技 术 的 开发 为 全 基 因 组 DNA 甲 基 化 和 目 标 基 因 甲 基 化 的 检 测 创 造 了 可 能 , 比 如 Solexa 测 序 其 数[55]字 信 号 的 获 得 、 无 杂 交 干 扰 因 素 和 不 需 要 PCR 扩 增 , 使 其 更 优 越 与 芯 片 技 术 可 增 加 全[56]基 因 组 甲 基 化 图 谱 的 精 度 和 深 度 。Shivani 等 人 发 明 了 一 种 能 够 检 测 目 的 片 段 CpG 甲基 化 水 平 的 捕 获 和 捆 绑 技 术 ——mTACL, 是 一 种 能 够 平 行 测 定 多 个 样 品 几 十 万 个 CpG 的[57]高 通 量 检 测 方 法 , 但 是 这 种 方 法 受 到 PCR 样 品 容 量 的 限 制 , 需 要 花 费 人 力 、 物 力 和 财[57]力 , 可 通 过 使 用 Oligo 探 针 杂 交 芯 片 技 术 的 方 法 来 改 善 。 此 外 ,Wang 等 已 经 获 得 水 稻[58]抗 旱 性 基 因 的 时 空 表 达 图 谱 , 结 合 新 DNA 甲 基 化 检 测 技 术 , 这 将 为 DNA 甲 基 化 在 水稻 抗 旱 性 育 种 的 应 用 鉴 定 基 础 。4 小 结DNA 甲 基 化 作 为 一 种 重 要 的 表 观 遗 传 现 象 , 通 过 多 种 甲 基 转 移 酶 的 作 用 , 能 够 在 不改 变 DNA 系 列 的 情 况 下 调 节 植 物 基 因 组 的 功 能 。 因 DNA 甲 基 化 修 饰 对 逆 境 胁 迫 的 响 应40