發(fā)布時間：2018-05-07 09:54

  本文選題：梨 + 芽休眠��； 參考：《浙江大學》2016年博士論文

【摘要】：多年生溫帶落葉植物的一個重要特征是在極端環(huán)境條件下芽能夠維持休眠狀態(tài)的能力。根據(jù)引起休眠的因素將其分為類休眠、內(nèi)休眠(本文所指)和生態(tài)休眠。處于內(nèi)休眠狀態(tài)芽的分生組織對外界環(huán)境變化不敏感,即使是處于適宜生長的環(huán)境條件下也不會恢復生長,直到休眠解除分生組織才具有在適宜條件下恢復生長的能力。芽休眠是一個復雜的生命活動過程,對植物的生長發(fā)育、開花結實、適應性、物種生存和地理分布都有著至關重要的作用。芽休眠進入、維持和解除的分子機制的研究對解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上出現(xiàn)的因休眠不足導致的溫暖地區(qū)落葉果樹開花不整齊、花期延長等不良現(xiàn)象具有理論指導意義。研究表明,包括梨在內(nèi)的一些落葉果樹的休眠主要受到了冷信號和激素(主要是ABA/GA)的調(diào)控,但是冷信號和ABA/GA調(diào)控芽休眠的分子機制至今還未得到明確的闡述。此外,與休眠相關基因的轉(zhuǎn)錄是如何被激活和沉默的尚未見報道。近年來大量的研究證明DNA甲基化參與了植物眾多生理過程的基因表達和沉默。本論文通過對'酥梨'花芽休眠過程的轉(zhuǎn)錄調(diào)控和表觀遺傳調(diào)控的研究來闡述梨休眠的分子調(diào)控網(wǎng)絡及調(diào)控機制。主要結果如下:系統(tǒng)研究了MIKC~C基因在梨休眠誘導、維持和解除中的作用。首先利用生物信息學的手段從梨基因組中鑒定了 30條MIKC~C-type MADS Box基因。并對這些轉(zhuǎn)錄因子基因的進化關系、基因位置、基因結構、基因的組織特異性表達和休眠過程中的表達模式進行了分析。結果表明,這些基因在芽休眠過程中的表達模式差異較大,可能在芽休眠過程中扮演著不同的角色。酵母單雜實驗和雙熒光素酶檢測實驗發(fā)現(xiàn)冷響應因子PpCBF可能通過結合PpDAM1和PpDAM3的C-repeat/DRE位點激活其表達來誘導芽休眠的進入;PpDAMs通過抑制PpFT2的表達來維持內(nèi)休眠的狀態(tài)。通過對microRNA生物信息學預測和小RNA測序,共鑒定了 185條保守的miRNA、24條非保守的miRNA和32條梨特異的miRNA。通過對miRNAs和MIKC~C基因的聯(lián)合分析結合降解組的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),在芽休眠解除的過程中miR6390可能通過降解PpDAMs來解除PpDAMs對PpFT2的抑制效應從而解除休眠。綜上所述,我們得出了一個以DAM基因為中心的梨芽休眠的分子調(diào)控模型:短時低溫誘導CBF基因的表達,進而促進DAM基因的表達,從而誘導內(nèi)休眠的進入;進入休眠后DAM蛋白抑制了 FT2的表達,從而抑制了芽的萌動過程并維持這種休眠狀態(tài);7.2℃以下的低溫積累過程中DAM基因表達顯著性下調(diào),從而解除了對FT2基因表達的抑制,促進芽內(nèi)休眠的解除和芽的萌動,而DAM基因表達的顯著性下調(diào)可能是miR6390特異性降解引起的。建立了利用超高效液相串聯(lián)質(zhì)譜測定梨植物內(nèi)源激素的提取方法和測定四種主要植物內(nèi)源激素的方法,其加標回收率可達到70.11%～89.84%,相對標準偏差為4.25%～14.96%,適合梨內(nèi)源激素的測定。利用該方法對梨花芽休眠過程中的ABA含量進行了測定,發(fā)現(xiàn)ABA含量在內(nèi)休眠過程中先迅速上升并在休眠解除過程中迅速下降,說明內(nèi)源激素ABA在芽休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中起著重要的作用。為了進一步研究ABA參與芽休眠調(diào)控的分子機制,我們從梨基因組中分離并鑒定了 ABA下游響應因子HD-Zip家族基因,共獲得了 47條HD-Zip轉(zhuǎn)錄因子基因序列。這些轉(zhuǎn)錄因子根據(jù)序列進化關系被分為四個亞家族。對轉(zhuǎn)錄因子基因的進化關系、染色體位置、基因結構以及它們在休眠過程中的表達模式進行分析,結果表明這些基因在芽休眠過程中的表達模式差異較大,PpHB822的表達模式跟內(nèi)源激素ABA的含量變化一致,在12月15日達到峰值后表達顯著性下調(diào)。通過酵母單雜和雙熒光素酶檢測實驗發(fā)現(xiàn)PpHB22可能通過不依賴于冷響應途徑來激活PpDAM1的表達誘導花芽內(nèi)休眠的進入。利用甲基化抑制劑(5'氮胞苷)對'酥梨'離體枝條進行處理,以清水處理為對照,進行不同時長的低溫處理后對樣本的DNA甲基化進行單堿基分辨率的全基因組測序和關聯(lián)轉(zhuǎn)錄組分析。在梨基因組中CG序列甲基化的功能元件占主導地位,其次是CHG序列,CHH序列的功能元件甲基化水平最低。在啟動子區(qū)域三種類型的甲基化程度都較其它區(qū)域高出很多。靠近5' UTR的啟動子區(qū)域三種類型的甲基化程度相對較低,這將有利于調(diào)控因子和RNA聚合酶結合在這個區(qū)域并激活基因的表達。通過對休眠不同時期總體DNA甲基化水平的統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn),在內(nèi)休眠過程中總體DNA甲基化的的程度是下降的,在休眠解除過程中總體DNA甲基化的的程度又上升。對差異甲基化區(qū)域的啟動子和功能元件分析后發(fā)現(xiàn),相關基因主要參與了激素信號轉(zhuǎn)導和淀粉蔗糖代謝等途徑。
[Abstract]:In this paper , the molecular mechanism of dormancy is studied by means of bioinformatic analysis . The results show that the dormancy of some deciduous fruit trees , including pears , is not sensitive to the changes of the environment . In this paper , we have obtained 47 HD - Zip transcription factor gene sequences . These transcription factors are divided into four sub - families according to the sequence evolution relationship .

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S661.2

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本文編號：1856462