本文關(guān)鍵詞：擬南芥NB-LRR家族編碼基因的DNA甲基化模式研究

  更多相關(guān)文章： 擬南芥 NB-LRR編碼基因 胞嘧啶甲基化 甲基化模式 基因調(diào)控

【摘要】：大部分植物抗病基因編碼N B-LRR蛋白,NB-LRR蛋白是一個龐大的蛋白家族,在植物抗病性中起著舉足輕重的作用。NB-LRR家族編碼基因在植物中的存在方式及表達(dá)調(diào)控一直是個有待解決的重要問題。DNA胞嘧啶甲基化是真核生物中一種普遍存在且保守的表觀遺傳標(biāo)志,對基因的表達(dá)調(diào)控起著重要的作用。本研究以模式植物擬南芥NB-LRR家族編碼基因為對象,研究該家族基因在野生型和影響植物DNA甲基化的關(guān)鍵調(diào)控基因發(fā)生突變后的植株中DNA的甲基化模式；在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對因DNA甲基化模式改變而可能影響到基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)變化問題進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下。1、在擬南芥Columbia野生型中,NB-LRR家族基因絕大部分成員存在DNA甲基化修飾現(xiàn)象。DNA甲基化既存在于絕大部分NB-LRR編碼基因啟動子區(qū)又存在于其基因轉(zhuǎn)錄區(qū)。NB-LRR編碼基因啟動子區(qū)和基因轉(zhuǎn)錄區(qū)的DNA甲基化主要是CG甲基化。Atlg58807、Atlg59124和Atlg59218不存在DNA甲基化修飾現(xiàn)象。2、擬南芥影響DNA甲基化的關(guān)鍵調(diào)控基因AGO4、MET1、CMT3、DRM1/2和 DDMl突變后,NB-LRR家族編碼基因的甲基化位點數(shù)目均減少。AG04突變后,NB-LRR家族基因不同長度啟動子區(qū)甲基化位點數(shù)減少約1/5-1/4,而基因轉(zhuǎn)錄區(qū)甲基化位點數(shù)減少約1/10; ME T1突變后,NB-LRR家族基因啟動子區(qū)和基因轉(zhuǎn)錄區(qū)甲基化位點數(shù)降低到原來的一半以下。3、擬南芥NB-LRR家族基因轉(zhuǎn)錄區(qū)比500-bp和1000-bp啟動子區(qū)甲基化程度高。這種現(xiàn)象存在于野生型和幾乎所有突變體中,尤其體現(xiàn)在CG甲基化類型中。MET1突變后,啟動子區(qū)CG甲基化水平均高于基因轉(zhuǎn)錄區(qū),而甲基化水平最高的為CHG類型。4、擬南芥NB-LRR家族編碼基因平均甲基化水平隨基因結(jié)構(gòu)區(qū)的不同呈現(xiàn)規(guī)律性變化。除met1外,在野生型和突變體中均觀察到,擬南芥NB-LRR家族編碼基因啟動子區(qū)離轉(zhuǎn)錄起始位點越遠(yuǎn),CG甲基化水平越高,而非CG甲基化水平總體趨勢類似于CG類型,但是依基因型不同而富于變化。在野生型擬南芥的NB-LRR家族編碼基因的轉(zhuǎn)錄區(qū),平均甲基化水平最高的是內(nèi)含子區(qū),其次是編碼區(qū),再次是非編碼區(qū),非編碼區(qū)中3’非編碼區(qū)平均甲基化水平高于5’非編碼區(qū)；就甲基化序列類型而言,CG甲基化水平均高于非CG甲基化水平。AGO4, CMT3和DRM1/2突變后,擬南芥NB-LRR家族編碼基因的轉(zhuǎn)錄區(qū)不同區(qū)段平均甲基化水平變化規(guī)律與野生型相同。MET1突變后,NB-LRR家族編碼基因的非CG類型甲基化水平升高,且內(nèi)含子區(qū)甲基化水平高于編碼區(qū)。DDM1突變后,擬南芥NB-LRR家族編碼基因的編碼區(qū)CG甲基化水平高于內(nèi)含子區(qū),后者又高于非編碼區(qū),而3’非編碼區(qū)又高于5’非編碼區(qū)的平均CG甲基化水平。5、擬南芥NB-LRR家族部分成員很可能受DNA甲基化模式變化調(diào)控。對野生型和met1、cmt3、drml/2和ddml突變體的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),擬南芥NB-LI RR家族編碼基因中有63個成員的轉(zhuǎn)錄水平在野生型與突變體之間存在顯著差異,其中上調(diào)的基因有38個,下調(diào)的基因有25個。有兩個基因的轉(zhuǎn)錄水平在不同突變體中均顯著高于野生型,有一個則顯著低于野生型。以上研究結(jié)果為從表觀遺傳角度尤其從DNA甲基化模式變化方面理解和認(rèn)識擬南芥NB-LRR家族的表達(dá)調(diào)控機(jī)制提供了重要基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：擬南芥 NB-LRR編碼基因 胞嘧啶甲基化 甲基化模式 基因調(diào)控
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2;S432.23
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 前言8-15
• 1 植物抗病機(jī)制概述8-9
• 2 NB-LRR基因家族研究概述9-12
• 2.1 NB-LRR抗病基因的結(jié)構(gòu)與功能9-10
• 2.2 NB-LRR蛋白與病原物效應(yīng)分子間的識別機(jī)制10-12
• 3 擬南芥NB-LRR基因家族概述12
• 4 植物DNA甲基化研究概述12-14
• 4.1 DNA甲基化在植物生長發(fā)育及逆境脅迫中的作用13
• 4.2 影響植物DNA甲基化的關(guān)鍵基因13-14
• 5 本研究的目的和意義14-15
• 材料和方法15-18
• 1 擬南芥NB-LRR家族編碼基因序列及染色體分布15
• 2 擬南芥NB-LRR家族系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建15
• 3 擬南芥不同基因型全基因組單堿基甲基化測序序列分析15-16
• 3.1 重亞硫酸鹽測序原始數(shù)據(jù)的處理15
• 3.2 重亞硫酸鹽測序數(shù)據(jù)與參考基因組的比對15-16
• 4 擬南芥NB-LRR家族編碼基因的甲基化信息分析16
• 4.1 擬南芥NB-LRR基因家族成員不同結(jié)構(gòu)區(qū)域相關(guān)信息的獲取16
• 4.2 甲基化水平的計算16
• 4.3 甲基化位點數(shù)目及甲基化密度的計算16
• 5 擬南芥不同基因型轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)分析16-17
• 5.1 轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)的組裝17
• 5.2 基因表達(dá)量的標(biāo)準(zhǔn)化17
• 5.3 基因表達(dá)差異的顯著性分析17
• 6 擬南芥NB-LRR家族編碼基因典型成員甲基化特性分析17-18
• 結(jié)果與分析18-70
• 1 擬南芥NB-LRR家族編碼基因及啟動子區(qū)的位置18-22
• 2 擬南芥NB-LRR家族系統(tǒng)進(jìn)化分析22-26
• 3 擬南芥NB-LRR編碼基因啟動子區(qū)及基因轉(zhuǎn)錄區(qū)的甲基化類型組成26-36
• 4 擬南芥NB-LRR編碼基因啟動子區(qū)及基因轉(zhuǎn)錄區(qū)甲基化分布特征36-62
• 5 擬南芥NB-LRR編碼基因不同結(jié)構(gòu)區(qū)的甲基化分布特征62-63
• 6 擬南芥NB-LRR家族編碼基因的甲基化水平與基因表達(dá)的關(guān)系63-67
• 7 擬南芥NB-LRR家族基因個別成員在不同基因型中的甲基化水平及與轉(zhuǎn)錄水平關(guān)系67-70
• 結(jié)論與討論70-72
• 1 擬南芥NB-LRR家族編碼基因絕大部分成員的啟動子區(qū)和轉(zhuǎn)錄區(qū)存在DNA甲基化現(xiàn)象70
• 2 擬南芥NB-LRR家族基因啟動子區(qū)5’端較3’端甲基化程度高70
• 3 擬南芥NB-LRR家族基因轉(zhuǎn)錄區(qū)較啟動子區(qū)甲基化程度高70
• 4 擬南芥NB-LRR家族基因不同結(jié)構(gòu)區(qū)的平均甲基化水平不同70-71
• 5 擬南芥NB-LRR家族部分成員很可能受DNA甲基化表觀遺傳調(diào)控71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78-79

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本文編號：744747