發(fā)布時(shí)間：2020-07-04 14:10

【摘要】：水稻目前是我國(guó)第一大糧食作物、世界三大糧食作物之一,穩(wěn)定和提高水稻產(chǎn)量具有至關(guān)重要的意義。開花時(shí)間是決定水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀之一,能否在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間開花直接決定著水稻的最終產(chǎn)量。今年來的研究表明,組蛋白甲基化修飾在開花調(diào)控中發(fā)揮著重要的調(diào)控功能。擬南芥COMPASS-like復(fù)合物負(fù)責(zé)催化組蛋白H3第四位賴氨酸的三甲基化(H3K4me3),調(diào)控著靶標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄、開花時(shí)間和對(duì)環(huán)境脅迫的應(yīng)答等。但在水稻中,COMPASS-like復(fù)合物的存在與否及其功能機(jī)制還知之甚少。同時(shí),在真核生物中,COMPASS及COMPASS-like復(fù)合物通過何種機(jī)制識(shí)別特異靶標(biāo)基因還不清楚。因此對(duì)水稻中的COMPASS-like復(fù)合物進(jìn)行發(fā)掘和功能研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本研究通過分子、生化、遺傳和生理等方法對(duì)水稻COMPASS-like復(fù)合物進(jìn)行了鑒定和詳細(xì)的功能研究,獲得的主要結(jié)果如下:1.通過將水稻OsTrx1/SDG723互補(bǔ)至擬南芥atx1-1突變體,證明水稻OsTrx1和擬南芥COMPASS-like復(fù)合物核心因子ATX1具備相保守的生物學(xué)功能。2.通過CRISPR/Cas9和RNAi的方法得到了水稻OsTrx1的敲除和敲低突變體,表型分析和統(tǒng)計(jì)表明OsTrx1的功能缺陷導(dǎo)致水稻在長(zhǎng)日照和短日照條件下開花時(shí)間的延遲。3.通過酵母雙雜交、Co-IP、pull-down、BIFC等試驗(yàn),證明OsWDR5a可以通過OsTrx1的Win motif區(qū)域與其互作。OsWDR5a能夠特異的與組蛋白H3互作并在體外促進(jìn)OsTrx1對(duì)組蛋白H3的甲基化酶活。4.通過OsWDR5a T-DNA和RNAi突變體的遺傳、生理上的分析,表明OsWDR5a參與種子胚發(fā)育的調(diào)控且缺失致死,敲低OsWDR5a后導(dǎo)致水稻在長(zhǎng)日照和短日照條件下開花時(shí)間的延遲。5.通過分子、遺傳等手段,發(fā)現(xiàn)并證明水稻開花調(diào)控通路的關(guān)鍵基因Ehd1是OsTrx1與OsWDR5a的直接靶標(biāo)基因。6.通過酵母雙雜交的篩選,發(fā)現(xiàn)一個(gè)鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子SIP1(SDG723interaction protein 1)可以與OsTrx1相互作用,并通過Co-IP、pull-down、BIFC驗(yàn)證了這一結(jié)果。7.通過遺傳和分子等手段,發(fā)現(xiàn)SIP1的功能缺失導(dǎo)致水稻在長(zhǎng)日照和短日照條件下開花時(shí)間的延遲,且SIP1功能缺失突變體中開花通路關(guān)鍵基因的表達(dá)模式與OsTrx1和OsWDR5a突變體中的一致。8.通過GUS活性分析、酵母單雜交分段篩選、EMSA和CHIP實(shí)驗(yàn),表明SIP1可以特異識(shí)別并結(jié)合Ehd1啟動(dòng)子區(qū)的15bp靶標(biāo)序列,并招募OsTrx1至Ehd1區(qū)對(duì)其進(jìn)行H3K4三-甲基化。以上的研究結(jié)果表明,水稻中存在以O(shè)sTrx1為核心OsWDR5a為輔因子的COMPASS-like核心復(fù)合物,并通過與轉(zhuǎn)錄因子SIP1互作特異識(shí)別調(diào)控靶標(biāo)基因Ehd1,進(jìn)而完成Ehd1的H3K4me3,從而促進(jìn)水稻的開花。
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S511
【圖文】：

果與分析 能夠恢復(fù) atx1-1 突變體表型 COMPASS-like 復(fù)合物核心因子為具有甲基轉(zhuǎn)移酶活-1 呈現(xiàn)出早花、弱小等表型[77,79,80]。ATX1（ARABIDOPAX 1）編碼一個(gè) TRITHORAX-like 蛋白，擬南芥中編外，還有 ATX2、ATX3、ATX4、ATX5 以及 ATXR3（X-RELATED PROTEIN 3）、ATXR7，但僅 ATX1 可形成責(zé)特異靶標(biāo)基因 H3K4 3-甲基化的催化。經(jīng)比對(duì)，AT的同源蛋白為 OsTrx1，進(jìn)化關(guān)系如圖 2-1 所示。

子驅(qū)動(dòng)的載體中。將重組載體轉(zhuǎn)入 atx1-1 突變體后，T1 代篩選得到 50 個(gè)陽性株系，其中有 8 個(gè)株系 atx1-1 的表型得到很好的恢復(fù)，在如圖所示的三個(gè)恢復(fù)株系中，葉型、果莢大小和開花時(shí)葉片數(shù)均與野生型Ler無明顯區(qū)別（圖2-2 A-C）。這表明水稻 OsTrx1 與擬南芥 ATX1 在功能上是比較保守的，在水稻中也很有可能以 OsTrx1 為核心的 COMPASS-like 復(fù)合物。2.2..2 OsTrx1 的功能缺陷突變體在長(zhǎng)日照和短日照下均呈現(xiàn)晚花表型為了探究 OsTrx1 在水稻中的具體功能，我們通過 CRISPR/cas9 和 RNA 干擾（RNAi）的方法拿到了 OsTrx1 的敲除和敲低突變體。CRISPR/cas9 突變體ostrx1-2、ostrx1-3 分別在第一外顯子中突變插入一個(gè)腺嘌呤、第三個(gè)外顯子中突變插入一個(gè)胸腺嘧啶，這兩個(gè)突變體的突變形式都導(dǎo)致了 OsTrx1 開放閱讀框23

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉振澤;周長(zhǎng)久;田彥濤;;Compass-like無動(dòng)力雙足行走機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2007年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 姜鵬飛;COMPASS-like復(fù)合物在水稻開花調(diào)控中的功能研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 姜鵬飛;COMPASS-like復(fù)合物調(diào)控水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2741206