發(fā)布時間：2017-12-12 01:09

  本文關鍵詞：玉米胚乳基因印記的調(diào)控及穩(wěn)定性和保守性研究

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【摘要】：在植物中,基因印記主要發(fā)生在胚乳組織。盡管很多研究表明,DNA甲基化和抑制性組蛋白修飾H3K27me3參與了基因印記的表觀調(diào)控,但是關于激活性組蛋白修飾在基因印記表達調(diào)控中作用的研究還十分有限。另外,截止到目前,在擬南芥、水稻、玉米、高粱和蓖麻等植物的特定發(fā)育階段胚乳中,均有上百個印記基因被鑒定到。然而,關于基因印記在不同發(fā)育階段的胚乳中的穩(wěn)定性的研究還十分欠缺。本研究以授粉后12天的玉米B73和Mo17正反交胚乳為材料,對其進行了轉(zhuǎn)錄組測序和組蛋白修飾H3K4me3,H3K36me3抗體的染色質(zhì)免疫共沉淀實驗。在玉米胚乳全基因組鑒定到337個印記的H3K4me3和H3K36me3靶位點。母本表達的印記基因(MEG)上的H3K4me3和H3K36me3靶位點顯著地富集在母本等位基因。相反地,父本表達的印記基因(PEG)上的H3K4me3和H3K36me3靶位點則偏好富集在父本等位基因。我們還發(fā)現(xiàn)在玉米胚乳中,同時存在H3K4me3,H3K36me3和H3K27me3的靶位點是PEG獨有的特征。但是H3K27me3靶位點偏好富集在PEG的母本等位基因,而H3K4me3和H3K36me3靶位點偏好富集在PEG的父本等位基因。綜合DNA甲基化,H3K4me3,H3K36me3和H3K27me3組蛋白修飾,我們發(fā)現(xiàn)母本表達的長非編碼RNA(MNC)上往往存在等位基因間差異的DNA甲基化區(qū)域以及偏好母本等位基因富集的H3K4me3和H3K36me3修飾。以上結(jié)果將有助于我們進一步了解植物中印記基因和印記非編碼RNA的表觀調(diào)控機制。另外,我們還對授粉后4、6、8、10、12、16、24和32天的玉米B73和Mo17正反交胚乳進行轉(zhuǎn)錄組測序。在玉米胚乳發(fā)育的8個時期,我們總共鑒定到92個MEG和180個PEG。通過分析印記基因在胚乳發(fā)育的8個時期的印記狀態(tài),我們發(fā)現(xiàn)只有24個MEG和86個PEG的印記狀態(tài)在4-32天都能夠被考察。其中62.5%的MEG和68.6%的PEG在整個胚乳發(fā)育過程中表現(xiàn)出持續(xù)印記。但也有少數(shù)印記基因的印記狀態(tài)是隨著胚乳的發(fā)育逐漸改變的。20.8%的MEG和16.3%的PEG主要在授粉16天前表現(xiàn)為印記表達,16.7%的MEG和11.6%的PEG主要在授粉8天后表現(xiàn)為印記表達。水稻和玉米的物種分化時間約在50 Mya(百萬年前),而高粱和玉米的分化時間約在12Mya。比較水稻和玉米的印記基因的保守性發(fā)現(xiàn),48.4%水稻的MEG和54.3%水稻的PEG在玉米中是保守的。比較高粱和玉米的印記基因的保守性發(fā)現(xiàn),65.7%高粱的MEG和61.3%高粱的PEG在玉米中是保守印記的。因此,本研究不僅對玉米印記基因進行了系統(tǒng)挖掘,而且還對印記基因在胚乳發(fā)育過程中的穩(wěn)定性以及物種間的保守性進行了分析。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S513
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本文編號：1280594