水稻組蛋白去乙酰化酶基因的分離和功能鑒定.pdf

1、表觀遺傳學(xué)是指在DNA序列不改變的情況下，堿基序列以外的各種修飾和與之相關(guān)的各種蛋白質(zhì)或RNA協(xié)同作用下，調(diào)控基因的表達(dá)，以完成生命周期或適應(yīng)環(huán)境變化，且可以在世代之間傳遞。表觀遺傳學(xué)涉及的機(jī)制包括DNA甲基化、組蛋白修飾和染色質(zhì)變構(gòu)等方面。組蛋白乙?；钦婧松锉碛^遺傳調(diào)控的重要組成部分。水稻是世界上重要的糧食作物，有關(guān)水稻表觀遺傳學(xué)的研究報(bào)道目前很少。 本研究主要以水稻中的組蛋白去乙?；?HDAC)基因?yàn)閷?duì)象，通過生物信息

2、學(xué)、基因克隆和轉(zhuǎn)化等方法研究了水稻HDAC基因的結(jié)構(gòu)、表達(dá)及其生理功能，闡述了HDAC基因在植物的表觀遺傳調(diào)控及其環(huán)境適應(yīng)中的重要意義。本研究主要有以下結(jié)果： 1.通過同源序列法研究發(fā)現(xiàn)，水稻基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中存在著19個(gè)組蛋白去乙?；傅幕颍渲蠷PD3/HDA1超家族的組蛋白去乙?；富?4個(gè)，HD2家族3個(gè)，SIR2家族2個(gè)。 2.對(duì)水稻HDAC的三個(gè)不同家族基因成員分別進(jìn)行了序列分析比較和系統(tǒng)進(jìn)化分析。

3、3.共構(gòu)建了10個(gè)基因的RNAi抑制表達(dá)載體，5個(gè)基因的超量表達(dá)載體，并獲得轉(zhuǎn)基因植株。 4.以SIR2家族的OsSRT1基因?yàn)橹攸c(diǎn)展開研究。通過Northern雜交對(duì)其表達(dá)模式研究發(fā)現(xiàn)，OsSRT1在快速分化的器官和組織中高水平表達(dá)。OsSRT1蛋白定位于細(xì)胞核內(nèi)。 5.Western雜交證據(jù)顯示，OsSRT1抑制表達(dá)家系的組蛋白H3K9(1ysine-9ofH3)的乙?；潭仍黾?，而H3K9的雙甲基化程度降低。OsS

4、RT1RNAi轉(zhuǎn)基因植株中發(fā)生H2O2的產(chǎn)生，DNA片段化和細(xì)胞死亡，產(chǎn)生假病斑表型變異，屬于超敏反應(yīng)類型的程序性細(xì)胞死亡。 6.OsSRT1的超量表達(dá)不產(chǎn)生明顯的形態(tài)變異，但能增強(qiáng)植株對(duì)于百草枯的耐受能力，提高超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因家系對(duì)氧化脅迫的抗性。 7.為了進(jìn)一步分析OsSRT1所調(diào)控的下游基因以及其調(diào)控方式，本研究采用Affymetrix水稻全基因組生物芯片對(duì)抑制表達(dá)植株中基因表達(dá)狀況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，抑制表達(dá)植株

5、中轉(zhuǎn)座子和反轉(zhuǎn)座子以及超敏反應(yīng)相關(guān)的基因和細(xì)胞程序性死亡有關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄被激活。 8.對(duì)抑制表達(dá)植株芯片分析中所獲得的差異表達(dá)基因進(jìn)行了深入的分析。差異表達(dá)基因的GeneOntology(GO)分類顯示OsSRT1正調(diào)控防御反應(yīng)、DNA修復(fù)和苯丙醇代謝過程，這些基因大都涉及脅迫相關(guān)細(xì)胞程序性死亡信號(hào)途徑相關(guān)的基因。 9.通過RT-PCR驗(yàn)證了RNAi植株中一些衰老相關(guān)基因、病程相關(guān)蛋白基因等標(biāo)志基因的表達(dá)，進(jìn)一步證實(shí)了其

6、與PCD的關(guān)系。 10.通過染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù)和Real-timePCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，這些上升表達(dá)的轉(zhuǎn)座子和反轉(zhuǎn)座子以及細(xì)胞程序性死亡相關(guān)基因的啟動(dòng)子區(qū)域組蛋白H3K9乙?；潭让黠@上升，因此推測(cè)這些基因是OsSRT1的直接靶基因。 11.DNA甲基化分析結(jié)果暗示，OsSRT1的下降表達(dá)很可能是以一種隨機(jī)的方式作用于DNA甲基化。 12.分別對(duì)HD2家族的OsHDT702基因和RPD3/HDA1超家族的OsHDA71