低能离子束诱导玉米Mu转座子活性变异及其机制研究

本项目利用能通过籽粒斑点表型快速鉴别玉米Mu转座子活性高低的特殊材料，研究了低能离子注入玉米花粉诱导Mu转座子活性变异的效应及技术方法，创建了玉米Mu不同转座活性的突变体，分析了突变体Mu 转座子DNA 序列、DNA和组蛋白甲基化及小RNA等变化。结果显示低能N+离子能诱发Mu转座活性变异, 其适宜的参数为30keV，注入剂量在2.4×1015～4.2 ×1015ion/cm2。筛选出的高频转座突变体其转座主要发生在雌雄组织分化期, 成熟花粉组织中mudrA和mudrB基因的表达量分别较对照提高了1.8～4.3倍和0.8～1.6倍。高频转座突变体Mu转座子DNA对称的CpG和CpHpG胞嘧啶位点发生去甲基化变异较显著，分别较对照植株降低了35.3～55.9%和38.9～60.0%， 而Mu转座子的mudrA和mudrB基因DNA序列、蛋白H3K9甲基化程度、小RNA的数量和种类与对照无明显差异, 这表明低能离子诱发Mu激活变异的可能机制是Mu位点DNA去甲基化而引起mudrA基因活性增强所致。研究结果丰富了低能离子束诱变机制及Mu转座子转座活性的表观遗传调控理论。