摘要
果实成熟是一个复杂的协同过程，与成熟相关基因的表达受到激素、环境因子等多种因素的调控。在植物体内，DNA甲基化是重要的表观遗传修饰之一。DNA甲基化对植物的生长发育、形态建成等方面有着重要的作用，但是关于DNA甲基化对草莓等非呼吸跃变型果实发育影响的研究很少。本研究以二倍体森林草莓为材料，采用亚硫酸盐测序技术对草莓果实成熟过程中的全基因组DNA甲基化进行了分析，描述了草莓果实发育和成熟过程中DNA甲基化的动态变化;用高通量测序技术分析了草莓果实成熟过程中转录组的变化，描述了草莓果实发育和成熟过程中的转录组动态变化。主要研究结果如下: 1.我们对二倍体森林草莓五个发育阶段（小白果期、大白果期、转色前期、粉果期和红果期）的生理特征做了比较。随着草莓果实的成熟，果实硬度逐渐降低，在转色前期发生了剧烈的变化;可溶性糖和花青素的含量在转色前期开始了快速的积累，在全熟时达到最高。利用石蜡切片对细胞的组织结构进行观察，草莓果实细胞大小和细胞间隙从大绿果期到粉果期不断增加，从转色前期开始有些相邻细胞之间几乎没有接触。基于这些分析，我们得出结论:转色前期可以定义为草莓果实从未成熟果实到成熟果实的过渡阶段。 2.通过对小白果和红果阶段的草莓果实全基因组DNA甲基化水平进行差异分析，共得到3210个甲基化的差异基因，其中上调的基因有1890个，下调的基因有1320个。在果实成熟阶段小白果期到转色前期，DNA甲基化水平变化不大，而在红果期有显著上升;对各种功能区域，整体甲基化水平在CG位点表现为:重复序列＞内含子＞启动子＞外显子，在CHG和CHH位点表现为重复序列＞启动子＞内含子＞外显子。可见CG位点的DNA甲基化在基因区具有偏好性;在基因区域（及上下游2kb调控区），在三个位点(CG,CHG和CHH)红果的DNA甲基化水平均是最高，小白果和转色前期果实的DNA甲基化水平相似。 3.通过对草莓五个发育阶段的果实转录组测序数据进行分析，得到8986个差异表达基因。其中大白果到转色前期的差异表达基因数目最多，共4001个，这表明草莓果实从未成熟到成熟阶段受到多个基因的复杂调控。通过基因功能显著富集分析，我们发现在草莓果实成熟过程中，与黄酮醇/花青素、香味、脂肪酸生物合成、叶酸/维生素B6代谢、细胞壁软化代谢基因和脱落酸合成相关基因的表达逐渐上调，而参与光合作用，氧化还原过程和生长素及油菜素内酯合成相关的基因表达下调。 4.将草莓果实小白果期和红果期的差异表达基因和甲基化水平发生变化的基因进行比对，共得到了665个共有基因，其中，有240个基因在草莓果实成熟过程中转录水平下调而甲基化水平增加，92个基因转录水平提高而甲基化水平下降。经过进一步分析，这些基因主要参与了细胞壁变化、花青素相关途径和一些与激素代谢途径。 5.通过进一步分析，获得了可能对草莓果实发育有重要调控作用的三个DNA甲基化修饰基因(FveMET1，FveDML1和FveDDM1)，并构建相应的RNA干扰(RNAi)载体，之后通过农杆菌介导的草莓遗传转化，获得了FveMET1，FveDML1和FveDDM1的草莓RNAi转基因植株各10-50个独立株系。目前，观察到FveDDM1的RNAi转基因植株与对照植株相比叶片出现了明显的畸形，叶边缘变窄，缺刻变深。
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