【摘要】：甜菜(Beta vulgaris ssp.vulgaris)是一種二年生糖料作物,為了誘導(dǎo)抽薹(即莖的迅速伸長(zhǎng),然后開(kāi)花),甜菜需要長(zhǎng)期暴露于2℃-10℃之間的低溫,這種現(xiàn)象稱為春化。春化作用一方面可以加快甜菜的生育進(jìn)程,另一方面過(guò)早抽薹又會(huì)降低甜菜和糖的產(chǎn)量。目前甜菜的開(kāi)花機(jī)制尚未明晰,DNA甲基化作為一種重要的表觀遺傳修飾,對(duì)甜菜春化具有怎樣的調(diào)控作用還待研究。春化是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,很多研究證明短期冷馴化和長(zhǎng)期春化受到不同信號(hào)傳導(dǎo)途徑的控制,但兩者在蛋白質(zhì)水平上的差異還有待明確。因此,本實(shí)驗(yàn)研究了不同育性甜菜中春化相關(guān)基因BvFT1、BvFT2、BvCPSF73-Ia和BvCPSF73-Ib在不同溫度處理?xiàng)l件下的甲基化程度和轉(zhuǎn)錄豐度情況以及不同冷持續(xù)時(shí)間條件下的甜菜差異表達(dá)蛋白,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.甜菜幼苗分別在8℃和25℃下進(jìn)行春化和常溫對(duì)照處理,春化母根分瓣后分別在8℃和25℃下進(jìn)行春化和脫春化處理。利用Mass Array質(zhì)譜平臺(tái)檢測(cè)春化相關(guān)基因的胞嘧啶甲基化。結(jié)果表明隨著植株生長(zhǎng)DNA甲基化狀態(tài)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化,不同溫度條件下DNA甲基化模式不同,低溫春化和高溫脫春化都會(huì)重塑植株體內(nèi)的甲基化狀態(tài)。不育系和保持系之間DNA甲基化狀態(tài)有差異。在四個(gè)春化相關(guān)基因中有多個(gè)位點(diǎn)的甲基化水平呈多態(tài)性。2.采用和甲基化檢測(cè)相同的材料利用熒光定量PCR技術(shù)進(jìn)行基因表達(dá)量檢測(cè)。在甜菜幼苗中BvFT1和BvFT2具有相反的表達(dá)趨勢(shì),證實(shí)了BvFT1對(duì)BvFT2的抑制作用,但在甜菜母根中不完全遵循這一趨勢(shì),說(shuō)明除了BvFT1可能還有其他因素調(diào)控BvFT2基因表達(dá)。在甜菜幼苗中低溫誘導(dǎo)BvCPSF73-Ia和BvCPSF73-Ib表達(dá)上調(diào)。在甜菜母根中,處理結(jié)束時(shí)BvCPSF73-1a基因在春化組中的表達(dá)量高于脫春化組,BvCPSF73-1b基因則相反,可能是由于CPSF73蛋白是植物發(fā)育所必需的。3.為進(jìn)一步明確DNA甲基化對(duì)基因表達(dá)的影響,將甜菜春化相關(guān)基因整體和各個(gè)CG位點(diǎn)的甲基化水平與相對(duì)表達(dá)量逐一進(jìn)行相關(guān)性分析,在幼苗中,相關(guān)性最強(qiáng)的是BvFT2基因-718位點(diǎn)處的DNA甲基化水平與基因表達(dá)量,呈正相關(guān);在母根中,相關(guān)性最強(qiáng)的是BvFT1基因-1637位點(diǎn)處的DNA甲基化水平與基因表達(dá)量,同樣呈正相關(guān)。4.將相同生長(zhǎng)狀態(tài)的甜菜幼苗在8℃條件下分別進(jìn)行短期冷馴化和長(zhǎng)期春化處理,利用iTRAQ技術(shù)進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析,發(fā)現(xiàn)隨著冷處理時(shí)間的延長(zhǎng),與低溫處理前相比差異表達(dá)蛋白逐漸增多,并且不育系和保持系間差異蛋白數(shù)量也逐漸增多。在冷馴化條件下,不育系和保持系的差異表達(dá)蛋白主要與光合作用有關(guān)。在春化條件下,不育系和保持系的差異表達(dá)蛋白主要來(lái)源于核糖體和線粒體。冷馴化與春化相比,差異表達(dá)蛋白主要包括與光合作用、呼吸作用、生殖生長(zhǎng)以及逆境脅迫有關(guān)的蛋白。在低溫脅迫過(guò)程中,不育系和保持系間有多種甲基化酶表達(dá)存在顯著差異。
【圖文】：

圖 1-1 擬南芥的開(kāi)花時(shí)間調(diào)控[9]要作物的開(kāi)花調(diào)控 所示，水稻的擬南芥 CO 同系物 HEADING DATE 1的轉(zhuǎn)錄來(lái)抑制長(zhǎng)日照下的開(kāi)花，但在短日照下它促進(jìn) FT-LIKE1（RFT1）的轉(zhuǎn)錄。HD3A 和 RFT1 促進(jìn)開(kāi)T 和 TSF。在長(zhǎng)日照下 GHD7 是開(kāi)花抑制劑，通E 1（EHD1）的轉(zhuǎn)錄發(fā)揮作用[13]。在短日照下 EHD擬南芥一樣，水稻 GI 促進(jìn) HD1 的轉(zhuǎn)錄。目前水稻1 或 GHD7 轉(zhuǎn)錄中光與晝夜節(jié)律的一致性分別導(dǎo)致了這賦予了水稻對(duì)日照長(zhǎng)度季節(jié)性變化的精確響應(yīng)[14, 花。

圖 1-1 擬南芥的開(kāi)花時(shí)間調(diào)控[9]1.2.2 其他主要作物的開(kāi)花調(diào)控如圖 1-2A 所示，水稻的擬南芥 CO 同系物 HEADING DATE 1（HD1）通過(guò)抑制 HD3A 基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)抑制長(zhǎng)日照下的開(kāi)花，但在短日照下它促進(jìn)了 FT 同源基因HD3A 和 RICE FT-LIKE1（RFT1）的轉(zhuǎn)錄。HD3A 和 RFT1 促進(jìn)開(kāi)花，分別類似于擬南芥中的 FT 和 TSF。在長(zhǎng)日照下 GHD7 是開(kāi)花抑制劑，通過(guò)抑制 EARLYHEADING DATE 1（EHD1）的轉(zhuǎn)錄發(fā)揮作用[13]。在短日照下 EHD1 激活 HD3A 和RFT1 轉(zhuǎn)錄。和擬南芥一樣，水稻 GI 促進(jìn) HD1 的轉(zhuǎn)錄。目前水稻的短日照開(kāi)花模型表明，，EHD1 或 GHD7 轉(zhuǎn)錄中光與晝夜節(jié)律的一致性分別導(dǎo)致了 HD3A 轉(zhuǎn)錄的激活或抑制，這賦予了水稻對(duì)日照長(zhǎng)度季節(jié)性變化的精確響應(yīng)[14, 15]。水稻不需要春化來(lái)促進(jìn)開(kāi)花。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S566.3

【參考文獻(xiàn)】

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2 史玉杰;李慶賀;劉曉輝;;DNA甲基化與基因表達(dá)調(diào)控研究進(jìn)展[J];中國(guó)生物工程雜志;2013年07期

3 王曉麗;趙勇;張耀偉;;大白菜脫春化效果及脫春化前后DNA甲基化分析[J];中國(guó)蔬菜;2013年08期

4 杜世章;代其林;王勁;;Lea14基因原核表達(dá)載體的構(gòu)建[J];科技風(fēng);2011年13期

5 李先文;謝素霞;張?zhí)K鋒;陳世鋒;;植物早期光誘導(dǎo)蛋白基因研究進(jìn)展[J];植物生理學(xué)報(bào);2011年06期

6 陳連江;陳麗;;我國(guó)甜菜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J];中國(guó)糖料;2010年04期

7 陳克克;武雪;;植物查耳酮異構(gòu)酶生物信息學(xué)分析[J];生物信息學(xué);2009年03期

8 南楠;曾凡鎖;詹亞光;;植物DNA甲基化及其研究策略[J];植物學(xué)通報(bào);2008年01期

9 武立鵬,朱衛(wèi)國(guó);DNA甲基化的生物學(xué)應(yīng)用及檢測(cè)方法進(jìn)展[J];中華檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志;2004年07期

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3 蘇亞南;擬南芥轉(zhuǎn)基因雄性不育突變體DNA甲基化研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

4 黃衛(wèi)霞;基于DNA甲基化的水稻與陸稻的表觀遺傳分化研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：2643473