【摘 要】
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植物组蛋白H3翻译后修饰参与调节植物众多生长发育过程包括主根生长。甲基乙二醛（methylglyoxal,MG）作为植物重要的代谢产物不仅可以修饰组蛋白H3,较高浓度MG还可以抑制主根生长。但组蛋白甲基化和MG修饰的联系还不清楚,组蛋白甲基化和MG抑制主根生长的机制也有待进一步研究。本论文针对组蛋白甲基化、甘露醇和MG对拟南芥主根生长的影响展开了进一步探究。我们的实验结果发现,组蛋白甲基转移酶突变
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植物组蛋白H3翻译后修饰参与调节植物众多生长发育过程包括主根生长。甲基乙二醛（methylglyoxal,MG）作为植物重要的代谢产物不仅可以修饰组蛋白H3,较高浓度MG还可以抑制主根生长。但组蛋白甲基化和MG修饰的联系还不清楚,组蛋白甲基化和MG抑制主根生长的机制也有待进一步研究。本论文针对组蛋白甲基化、甘露醇和MG对拟南芥主根生长的影响展开了进一步探究。我们的实验结果发现,组蛋白甲基转移酶突变体（atx1和ashh3）和甘露醇处理可以影响植物体内MG含量,高浓度的MG进而通过修饰与根生长有关的基因PLT1和PLT2的组蛋白H3抑制其转录,从而影响了拟南芥的主根生长。本论文主要取得的研究结果如下:1、组蛋白甲基转移酶突变体atx1和ashh3对MG相对敏感外源施加0.1 m M MG,观察多个甲基化和乙酰化相关的突变体及野生型拟南芥的主根生长表型,发现组蛋白甲基转移酶突变体atx1和ashh3对MG比较敏感。2、突变体atx1和ashh3通过促进MG积累增强组蛋白H3的MG修饰利用识别MG修饰蛋白的抗体Anti-MMP,通过Western blot检测0.1 m M MG处理0、12、24 h后atx1和ashh3突变体以及野生型组蛋白H3的MG修饰情况,发现atx1和ashh3突变体相较于对照组呈现MG修饰程度增强的结果。与之相一致,未处理的突变体MG含量比未处理的野生型高,MG处理的突变体MG含量更高。说明组蛋白甲基化的改变可以影响拟南芥MG含量,从而影响MG修饰组蛋白H3。3、MG通过抑制PLT1和PLT2的转录调控主根生长通过RNA-seq检测MG处理的野生型幼苗基因表达情况,发现MG抑制PLT1和PLT2基因的表达,并通过q RT-PCR对该结果进行了验证。用MG处理plt1 plt2双突变体和野生型并分析根长,发现MG处理并不影响plt1 plt2双突变体的根长,但抑制野生型根长,表明MG使拟南芥主根变短是由于PLT1和PLT2表达量降低引起的。4、MG通过修饰PLT1和PLT2基因抑制其转录利用Anti-MMP进行Ch IP-seq的检测,能富集PLT1和PLT2基因,其结果经Ch IP-q PCR验证。这些结果表明MG能通过修饰PLT1和PLT2处染色质蛋白,抑制其转录。5、甘露醇通过诱导植物体内MG积累抑制PLT1和PLT2表达用甘露醇模拟干旱处理,可以促进拟南芥体内MG积累。我们通过施加200m M甘露醇发现,对MG敏感的atx1和ashh3突变体对甘露醇同样敏感,但甘露醇并不抑制plt1 plt2双突变体根长。Ch IP-q PCR和q RT-PCR结果显示,甘露醇诱导的MG积累通过修饰PLT1和PLT2处染色质蛋白抑制其转录,从而影响拟南芥主根生长。
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