DNA甲基化在五叶草莓开花过程中的调控作用

There is one diploid species, Fragaria pentaphylla Lozinsk., which is only distributed in China. Two types of fruits (red fruit and white fruit) exist in this species. Firstly, it shows a good level of resistance to leaf diseases, so it has great potential in breeding for disease resistance. Secondly, it breaks dormancy latest in the genus Fragaria. It is a good germplasm for researching flower bud differentiation and dormancy. But it is difficult for F. pentaphylla Lozinsk. to flower in Beijing whether on the open field or in the greenhouse. In this research, white fruit type of F. pentaphylla Lozinsk. was taken as the material and treated with 5-AzaC. The expressions of flowering regulatory genes, the level and model of DNA methylation were analyzed by real-time PCR, high efficiency liquid chromatography and sulfite sequencing to reveal the regulation mechanism of DNA methylation in flowering. The purpose was to design technical system of flowering and lay a foundation for using germplasm originated from our country.

二倍体五叶草莓(Fragaria pentaphylla Lozinsk.)是中国野生草莓的代表种、特有种，具有红果和白果两个类型。两个类型抗叶病能力都极强，在草莓的抗病育种中可能具有重要的价值和潜力。此外，五叶草莓在所有草莓种中解除休眠最晚，对草莓花芽分化、休眠生理研究也具有重要研究价值。但在北京地区多年露地栽培和一年温室栽培，表现为大多数年份不易开花结果。本项目以五叶草莓白果类型为试材，利用去甲基化试剂处理，对比开花调控基因表达差异；通过高效液相色谱分析和亚硫酸盐测序，比较处理前后甲基化程度差异；通过MSAP分析，对比甲基化模式变化。从分子角度揭示DNA甲基化在五叶草莓开花过程中的调控作用，有助于指导制定草莓开花诱导关键技术体系，为更好的利用我国特有资源、发挥其模式植物作用提供理论依据。

五叶草莓（Fragaria pentaphylla Lozinsk.）是二倍体野生草莓，是中国野生草莓的代表种、特有种，具有红果和白果两个类型。白色果实在草莓中并不常见，尤其是白果五叶草莓为芳香类型更为稀有，红果和白果两个类型抗叶病能力都极强，在草莓的抗病育种和白色品种的选育中可能具有重要的价值和潜力。育种的首要条件是获得发育正常的花朵，才可以人工进行授粉，但五叶草莓在北京地区露地、温室栽培不易开花的习性限制了其在育种中的应用。植物开花是复杂的诱导、启动、分化和形态建成的过程，这一过程在内外因子的共同作用，相互协调下完成。去甲基化作用会诱导开花，那么草莓植株在开花前后可能会发生DNA甲基化水平和模式的种种变化。因此，我们先对去甲基化试剂5-azaC的安全性进行检测，确定了适合的浓度对草莓植株进行处理。通过全基因组甲基化测序、差异甲基化区域比较、甲基化模式变化的分析得出开花后五叶草莓植株的全基因组甲基化水平会降低、出现了3024个甲基化程度下调的区域和13个上调的区域； MSAP谱带也呈现出多态性。植株的全基因组甲基化水平降低和模式的转变，上调和下调了开花相关调控基因和转录因子的表达，完成开花过程。