表观遗传学修饰在动植物的生长发育中起到了重要的作用。表观遗传修饰包括哪DNA甲基化,组蛋白甲基化,组蛋白乙酰化等。其中甲基化是一种重要的表观遗传修饰。DNA甲基化可以影响转座元件(转座子)的沉默,基因印记以及基因表达的调控。我们通过基因组范围DNA甲基化模式分析,发现了玉米胚与胚乳基因组的DNA甲基化水平的差异。玉米胚的基因组比胚乳基因组含有更多的甲基化富集区(DNA methylation peak)。然而,胚叶绿体基因组却比胚乳叶绿体基因组含有更多的DNA甲基化富集区。本研究鉴定了全基因组水平的DNA甲基化区域的序列,并且定位到玉米基因组上对应的染色体位置。CpG岛岸比CpG岛包含更多的DNA甲基化富集区,表明DNA甲基化水平不随着CpG密度的上升而提高。DNA甲基化在基因启动子区域和转录终止区域比其他区域发生的更加频繁。研究结果显示转座子在玉米胚中比在胚乳中更容易发生甲基化。玉米胚与胚乳基因组存在着甲基化水平与模式上的差异。比较玉米胚与胚乳的基因元件发现,胚与胚乳中高CpG含量启动子与高CpG含量转录终止区的甲基化程度差异最大。玉米胚与胚乳的叶绿体基因组与线粒体基因组的DNA甲基化差异要远远小于核基因组。结果显示,DNA甲基化与玉米胚与胚乳中基因的沉默与激活是有关联的。许多与胚形成以及种子发育相关的基因在玉米胚与胚乳中存在DNA甲基化差异。我们发现15个印记基因在胚中甲基化水平高于在胚乳中。许多物质合成和积累相关的基因在玉米胚与胚乳中的DNA甲基化水平存在很大的差异,这些DNA甲基化水平的差异与这些基因在胚与胚乳中的表达差异密切相关。我们还发现玉米的DNA去甲基化酶DME-like基因以及协同DNA去甲基化的MBD101基因在玉米胚乳中的表达量远远大于在玉米胚中的表达量。这两个基因在玉米与胚乳中的表达差异可能与玉米胚与胚乳基因组的DNA甲基化差异相关。在研究小麦胚与胚乳中颗粒结合型淀粉酶1基因(granule bound starch synthase 1,GBSS1)与淀粉分支酶IIa基因(starch branching enzyme IIa,SbeIIa)时我们发现,GBSS1基因启动子在小麦胚中发生特异性DNA甲基化,这可能与该基因在胚中的沉默相关。而SbeIIa基因在胚中的组织特异性表达与DNA甲基化不相关,而是受启动子中组织特异性元件的影响。我们分别将小麦GBSS1基因与SbeIIa基因的启动子与GUS报告基因相连接构建表达载体,利用农杆菌介导的方法转化烟草,研究这两个基因启动子在转基因植物的表达模式。我们发现SbeIIa基因启动子能驱动GUS在转基因烟草的胚中表达,而在其他组织中表达量较少或不能表达。这与该基因启动子在单子叶植物小麦中的胚特异性特性一致。而小麦GBSS1基因启动子能驱动GUS基因在球形胚时期以及更早期的胚乳中表达,而在心形胚,鱼雷胚时期的胚乳以及其他组织中均检测不到GUS信号。而在单子叶植物小麦中,该基因可在胚乳中持续表达。该基因在烟草(双子叶植物)与小麦(单子叶植物)中表达的差异与两种植物的种子发育的特点相关。烟草种子中的淀粉粒是在早期发育的胚乳中开始形成,在发育后期的胚乳中,淀粉粒被降解而最终消失。我们的研究显示,玉米和小麦的许多基因在胚与胚乳中的表达差异可能是受到了DNA甲基化的调控。因此,DNA甲基化在植物的种子发育中起着重要的作用。