水稻是重要的糧食作物和單子葉模式植物,雌配子體育性直接影響著水稻的產(chǎn)量,然而目前我們對水稻雌性不育機制知之甚少,因此探究水稻雌不育機制具有重大的理論意義和應(yīng)用價值。本研究中,我們從全基因組水平對高頻雌不育突變體fsv1和野生型水稻桂99不同發(fā)育時期胚珠中的甲基化、pre-mRNA可變剪接模式和lncRNA表達特征進行了比較分析,以期為闡明水稻雌配子體育性機制提供線索。DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾,在植物生長發(fā)育過程中動態(tài)調(diào)節(jié)基因表達。在本研究中,我們使用全基因組重亞硫酸鹽測序（WGBS）手段分析比較了高頻雌不育水稻品系fsv1和野生型水稻品種桂99從大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂開始直到成熟的雌配子體時期的胚珠的全基因組甲基化模式。結(jié)果顯示,與桂99相較,fsv1胚珠全基因甲基化水平更低。我們將基因組劃分為不同的元件,并計算兩個水稻品系胚珠中每個基因組元件的甲基化率,以甲基化率差異倍數(shù)≥2且FDR≤0.001為閾值共篩選到2348個差異甲基化基因（DMGs）和3471個差異甲基化區(qū)域（DMRs）。將這些差異甲基化基因進行GO功能注釋分析、KEGG和MapMan代謝通路分析、我們觀察到差異... 

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文獻綜述
    1.1 被子植物雌性發(fā)育過程研究
        1.1.1 胚珠形成過程
        1.1.2 胚囊發(fā)育過程
        1.1.3 胚珠孢子體組織和胚囊之間存在交流
        1.1.4 雌性不育的鑒定和分類
    1.2 被子植物雌性育性分子機理研究進展
        1.2.1 胚珠發(fā)育相關(guān)基因
        1.2.2 胚囊發(fā)育相關(guān)基因
        1.2.3 水稻雌性不育分子機理研究進展
    1.3 植物中pre-mRNA可變剪接研究進展
        1.3.1 pre-mRNA可變剪接機制
        1.3.2 pre-mRNA可變剪接在植物生長發(fā)育中的作用
        1.3.3 pre-mRNA可變剪接研究方法
    1.4 植物表觀遺傳調(diào)控研究進展
        1.4.1 植物DNA甲基化研究進展
        1.4.2 植物組蛋白修飾研究進展
        1.4.3 植物基因組印記研究進展
        1.4.4 植物非編碼RNA研究進展
    1.5 本研究的目的和意義
第2章 雌不育水稻fsv1 胚珠發(fā)育過程的全基因組甲基化分析
    2.1 材料與方法
        2.1.1 fsv1 和桂99 水稻材料花器官形態(tài)觀察
        2.1.2 植物基因組DNA的提取
        2.1.3 DNA文庫構(gòu)建和全基因組甲基化測序
        2.1.4 測序數(shù)據(jù)與參考基因組比對以及基因組元件的鑒定
        2.1.5 差異甲基化區(qū)域的鑒定和差異甲基化基因的篩選
        2.1.6 差異甲基化基因功能注釋分析
        2.1.7 重亞硫酸鹽測序PCR
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 fsv1 和桂99 水稻材料花器官形態(tài)觀察
        2.2.2 測序質(zhì)量評估
        2.2.3 fsv1 和桂99 胚珠的基因組DNA甲基化模式分析
        2.2.4 fsv1 和桂99 胚珠中差異甲基化區(qū)域的表征分析
        2.2.5 fsv1 和桂99 胚珠中差異甲基化基因的特征分析
        2.2.6 fsv1 和桂99 胚珠中差異甲基化基因的功能注釋分析
        2.2.7 fsv1 和桂99 胚珠差異甲基化的轉(zhuǎn)錄因子基因分析
        2.2.8 fsv1 和桂99 胚珠中差異甲基化的植物激素相關(guān)基因分析
        2.2.9 胚珠中miRNA基因啟動子甲基化模式分析
        2.2.10 重亞硫酸鹽測序PCR驗證
    2.3 討論
        2.3.1 胚珠和雌配子體發(fā)育相關(guān)基因的異常甲基化可能導(dǎo)致雌配子體敗育.
        2.3.2 差異甲基化的轉(zhuǎn)錄因子基因和植物激素基因可能參與了雌配子體敗育過程
        2.3.3 miRNA基因啟動子異常甲基化通過影響miRNA表達參與雌配子體敗育
第3章 雌不育水稻fsv1 胚珠發(fā)育過程中pre-mRNA可變剪接分析
    3.1 材料與方法
        3.1.1 水稻材料
        3.1.2 總RNA提取
        3.1.3 鏈特異性RNA-seq文庫構(gòu)建和測序
        3.1.4 基因組比對和基因表達分析
        3.1.5 水稻內(nèi)剪接事件的規(guī)律分析
        3.1.6 差異表達基因和差異剪接基因的分析
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 測序結(jié)果與參考基因組比對
        3.2.2 fsv1 和桂99 胚珠中基因表達情況統(tǒng)計
        3.2.3 fsv1 和桂99 胚珠中pre-mRNA可變剪接事件分析
        3.2.4 fsv1 和桂99 胚珠中差異表達基因和差異剪接基因分析
        3.2.5 fsv1 和桂99 胚珠中差異剪接基因的功能注釋分析
        3.2.6 fsv1 和桂99 胚珠中發(fā)生差異剪接的轉(zhuǎn)錄因子基因分析
    3.3 討論
        3.3.1 可變剪接事件的發(fā)生具有物種和組織特異性
        3.3.2 胚珠和雌配子體發(fā)育相關(guān)基因pre-mRNA可變剪接模式的變化可能導(dǎo)致雌配子體敗育
        3.3.3 生長素和轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)基因的pre-mRNA可變剪接事件可能與雌配子體敗育相關(guān)
第4章 雌不育水稻fsv1 胚珠發(fā)育過程的lncRNA表達調(diào)控研究
    4.1 材料和方法
        4.1.1 水稻材料
        4.1.2 總RNA的提取和檢測
        4.1.3 鏈特異性RNA-seq文庫構(gòu)建和測序
        4.1.4 測序數(shù)據(jù)比對到參考基因組以及l(fā)ncRNA的鑒定
        4.1.5 差異表達lncRNA的篩選
        4.1.6 lncRNA靶基因預(yù)測及功能注釋分析
        4.1.7 lncRNA作為miRNA前體的預(yù)測
        4.1.8 lncRNA、miRNA和 mRNA網(wǎng)絡(luò)互作分析
        4.1.9 實時熒光定量RT-PCR
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 測序數(shù)據(jù)總體分析
        4.2.2 胚珠中l(wèi)ncRNA的鑒定及定量分析
        4.2.3 胚珠中l(wèi)ncRNA的表達模式分析
        4.2.4 胚珠不同發(fā)育時期lncRNA的差異表達分析
        4.2.5 胚珠中l(wèi)ncRNA相關(guān)靶基因預(yù)測及功能注釋分析
        4.2.6 lncRNA作為miRNA的前體
        4.2.7 lncRNA作為誘餌分子和mRNA競爭結(jié)合miRNA分析
        4.2.8 實時熒光定量RT-PCR分析
    4.3 討論
        4.3.1 lncRNA通過調(diào)控胚珠和雌配子體發(fā)育相關(guān)基因來影響胚珠和雌配子體發(fā)育
        4.3.2 lncRNA可能通過調(diào)節(jié)miRNA表達來影響胚珠和雌配子體發(fā)育相關(guān)基因而導(dǎo)致敗育
        4.3.3 lncRNA作為誘餌分子與mRNA競爭結(jié)合miRNA從而影響胚珠與雌配子體的發(fā)育
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表及投稿論文
致謝



本文編號：3725916