不同倍性西瓜基因组DNA甲基化水平与模式的MSAP分析

DNA甲基化是表观遗传修饰的主要方式之一,在基因表达调控中发挥重要作用。本研究以不同倍性(2x、3x、4x)西瓜为试材,采用基于DNA甲基化敏感酶的扩增多态性分析(Methyla-tion-Sensitive Amplification Polymorphism,MSAP)方法,在全基因组水平上探究西瓜同源多倍化过程中DNA序列中CCGG位点的甲基化水平及模式变化特征。研究中选用23对选扩引物,共检测到1883个基因位点。二倍体、三倍体、四倍体中检测到的位点数分别为647、655和581;其中发生甲基化的位点数分别为181、150和159,相应的扩增总甲基化率分别为28.0%、22.9%和27.4%;全甲基化位点数分别为121、80和82,相应的全甲基化率分别为18.7%、12.2%和14.1%。进一步对不同倍性西瓜DNA甲基化模式的变化特征进行分析,结果显示:四倍体西瓜与二倍体西瓜相比有超过半数的位点(54.4%)DNA甲基化模式发生了变化,其与三倍体西瓜相比也有近一半的位点(45.4%)DNA甲基化模式发生了变化,并且变化趋势都以四倍体西瓜甲基化程度升高为主;而三倍体西瓜与二倍体西瓜相比,虽然也有41.6%的位点DNA甲基化模式发生了改变,但变化趋势以三倍体西瓜甲基化程度降低略占优势;与之相似,三倍体西瓜与四倍体相比较,甲基化的变化趋势也是以三倍体西瓜甲基化程度降低为主。以上结果表明:不同倍性西瓜中DNA甲基化事件虽均有发生,但不论是从总甲基化率还是全甲基化率来看,DNA甲基化水平与倍性高低关系不大,三倍体西瓜表现出较为显著的低甲基化水平特征。DNA甲基化模式的分析也表明,与二倍体及四倍体西瓜相比,三倍体西瓜DNA甲基化模式的调整主要以去甲基化为主。显示出三倍体西瓜基因组独特的DNA甲基化特征。本研究为进一步从表观遗传学的角度探讨西瓜的三倍体优势及西瓜同源多倍化的机制奠定了基础。