摘 要：本研究以北京农科院提供的京-17品系小麦种子为材料。研究了不同浓度LaCl3处理液对小麦生长初期根尖的生长状况。提取对照组和处理组DNA，然后用甲基化酶HPAII和Msp I进行处理，随后利用CRED技术分析检测小麦根尖DNA甲基化的程度。结果表明：①大于0.5mM浓度的LaCl3+抑制小麦根长的生长，1.5mM La3+对小麦生长有显著抑制作用；② La3+处理诱导小麦基因甲基化；③高浓度稀土元素镧启动部分基因的甲基化，抑制基因表达，影响小麦生长。

关键字：小麦；La3+；DNA甲基化；HAPII ；Msp I

Effect of La3+ on DNA Methylation of Wheat Root Tip Based on CRED Technique

Abstract：Beijing-17 strains of wheat seeds，provided by Beijing academy，was used as the material in this study. Firstly, different concentration of LaCl3 was used to treat wheat seed and detect the growth of wheat root; DNA was extracted from control group and treatment group respectively. Then, the DNA was digested with two methylation enzyme, HPAII and MspI; In the end, CRED was used to detect DNA methylation level. The results showed that: ①The concentration of LaCl3 over 0.5mM inhibited the growth of wheat root, 1.5Mm LaCl3 affected significantly; ②La3+ treatment increased methylation of wheat gene; ③High concentration of Rare Earth Elements Lanthanum can induce methylation of genome DNA, inhibit gene expression,  affect the growth of wheat.

Key Words：Wheat; Lanthanum; DNA methylation; HPAII；Msp I

目    录

摘 要： 1

引言 2

1 材料与方法 3

1.1 材料及药品 3

1.2 实验方法 3

1.2.1 小麦种子萌发及生根处理 3

1.2.2 根长统计 3

1.2.3 DNA提取 3

1.2.4 CRED检测 4

2 结果 5

2.1 跟长结果 5

2.2 CRED检测 5

3 分析与讨论 7

3.1从实验数据分析la3+对小麦生长的影响 7

3.2表观遗传学中甲基化的作用 8

3.3 从CRED结果，分析可能存在的甲基化影响 9

参考文献 11

附表 13

致 谢 17

基于CRED技术分析La3+对小麦根尖DNA甲基化的影响

引言

作为世界上最大的小麦生产国的中国，同时也是世界上最大的小麦消费国和进口国[1]。尽管我国小麦的生产量不断提高，但是生产的小麦很大的一部分只能满足内部需求，所以我国的小麦和世界相比较，其市场占有率很低。随着人民生活质量的逐步提升，人们更青睐于去选择更健康、无污染、高品质的小麦。目前，我国小麦的品质与主要进口国相比还有相当大的差距，在国际市场上的竞争力也相对较弱[2]。因此为了提高小麦的产量和品质，我国正进行着杂交小麦的研究，致力于选育优良的小麦品种，同时也努力提高小麦种子企业的实力以及加强企业的科研能力[3]。

目前，我国的小麦种业因为科技研发投入不足，研发力量分散和科研水平不足等因素，仍面临着小麦的单产水平低和小麦品质差带来的双重严峻考验[4]。小麦根尖的生长状况直接影响着小麦自身的生长情况，因此小麦根尖生长发育的研究意义重大。通过研究不同胁迫下小麦根尖的生长发育状况，了解不同小麦品种适合种植的地方，同时也促进了对小麦各种不良因素的抵抗力的研究[5,6]。小麦根尖对营养物质的吸收以及对各种不良环境的反应的研究，会使进一步我们了解小麦生长中的必需营养物质和如何促进小麦的产量增加 [7]。

被称为“现代农业生产的维生素”的稀土元素有奇异的功效。到目前为止,稀土元素应用的数量以及品种不断增加,已达到约30个应用领域[8]。稀土元素对小麦的生长发育有很积极的影响，但是现阶段我国对它的了解还比较少。稀土元素不仅能提高植物的发芽率、提高植物的根系活力，还可以增粗叶柄、增加根鲜重、加强净光合速率和提升细胞间的CO2浓度 [9]。更重要的是能使叶片的叶绿素含量增加、加快作物的营养吸收、促进作物的生长以及增强作物的抗旱、抗病能力[10]。但稀土元素的浓度十分关键 [11]。作为稀土元素的镧元素可以缩短细胞生长的延迟期和指数期，从而提高细胞的增殖活性，但浓度过高时则会抑制基因的表达，从而抑制细胞周期的某个时期细胞的生长和分裂[12]。镧元素对DNA甲基化有一定的作用，DNA甲基化是表观遗传的基础[13] 。DNA的甲基化在表观遗传中有着极其重要的作用，它能够使基因组和表观遗传在生物进化中得以稳定[14]。植物DNA甲基化与植物组织的培养、植物转座子活动、植物的春化作用和开花的时间、杂种优势、亲本印记以及体细胞的无性系变异等都有着直接或者间接的关系[15]。