DNA甲基化是最重要的表觀遺傳修飾，參與生物生長(zhǎng)發(fā)育、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)座子沉默及基因組印記等諸多方面。但由于DNA甲基化檢測(cè)技術(shù)的限制以及表觀群體遺傳學(xué)理論的匱乏導(dǎo)致目前DNA甲基化研究仍然局限于個(gè)體研究水平，在群體水平上的研究未能有效開(kāi)展。為此，張德強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)歷時(shí)5年將適用于DNA標(biāo)記的“連鎖不平衡作圖”理論擴(kuò)展到了表觀遺傳修飾標(biāo)記―DNA甲基化上，在對(duì)生態(tài)型樹(shù)種小葉楊基因資源收集、保存與無(wú)性系表型測(cè)定和表觀基因型測(cè)定的基礎(chǔ)上，在全球范圍內(nèi)率先完成了林木群體表觀遺傳學(xué)解析工作，研究成果近期發(fā)表在國(guó)際著名植物學(xué)雜志《Journal of Experimental Botany》上（影響因子為6.312）。
研究以在全國(guó)16個(gè)種源收集的505株小葉楊無(wú)性系構(gòu)建的自然群體為材料，組合利用甲基化敏感多態(tài)性技術(shù)（MSAP）對(duì)小葉楊自然群體的DNA甲基化修飾位點(diǎn)進(jìn)行全基因組掃描，共獲得了20413個(gè)甲基化多態(tài)性位點(diǎn)。同時(shí)利用主成分分析（PCA）和STRUCTURE 軟件對(duì)小葉楊自然群體的表觀群體遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析，兩種分析結(jié)果都支持小葉楊群體被分為3個(gè)亞群體。利用Program Distance Web Service (IBDWS)計(jì)算表觀遺傳距離和地理距離的關(guān)系，結(jié)果顯示表觀遺傳距離和地理距離具有較高的相關(guān)性(r = 0.4688, P < 0.001)，表明林木群體表觀遺傳結(jié)構(gòu)易受外界環(huán)境影響，從而表現(xiàn)出與生境更為密切的關(guān)系。根據(jù)連鎖不平衡分析原理，利用單因素方差分析及混合線性模型對(duì)小葉楊自然群體進(jìn)行全基因組DNA甲基化位點(diǎn)與10個(gè)重要生長(zhǎng)性狀的關(guān)聯(lián)分析，共得到1087個(gè)位點(diǎn)，每一標(biāo)記位點(diǎn)可解釋表型變異的5%-15%。根據(jù)表型變異貢獻(xiàn)率對(duì)候選DNA甲基化位點(diǎn)進(jìn)行篩選，結(jié)合MSAP-sequencing 分析策略，獲得了147個(gè)DNA甲基化位點(diǎn)的序列信息，通過(guò)基因注釋共得到130個(gè)候選基因?；蚬δ芨患治鲲@示這些基因主要涉及細(xì)胞形成過(guò)程的主動(dòng)調(diào)節(jié)、細(xì)胞組件的生物合成、細(xì)胞壁組織的生物合成及多細(xì)胞器官的形成等生物過(guò)程。其中3個(gè)候選基因PsbK、MYB60和MYB61對(duì)于光合作用的調(diào)控具有重要作用。多標(biāo)記復(fù)合效應(yīng)分析顯示，在楊樹(shù)葉片基因組中3個(gè)候選基因以CmNG\CmG\CmG修飾模式存在時(shí)，具有最高的凈光合速率。該研究首次建立了林木表觀群體遺傳學(xué)研究策略，解析了林木群體表觀遺傳結(jié)構(gòu)，完善了林木DNA甲基化全基因組關(guān)聯(lián)分析理論，為林木目標(biāo)性狀的遺傳改良擴(kuò)展了新的研究方向。對(duì)林木、花卉及其它復(fù)雜基因組物種的遺傳改良和新品種培育具有重要的參考價(jià)值。
該研究受到中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的資助，該論文的第一作者為生物學(xué)院在讀博士研究生次東和青年教師宋躍朋博士，團(tuán)隊(duì)成員杜慶章、田敏、韓碩等參與了該研究的具體實(shí)驗(yàn)工作。
附：文章鏈接：http://jxb.oxfordjournals.org/content/early/2015/11/07/jxb.erv485.abstract
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