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由于植物抗病相关基因在抗病性中起着重要作用,植物抗病相关基因的表达调控问题一直受到研究者重视。近年来,DNA甲基化修饰被发现对真核基因的表达有调控作用。植物DNA去甲基化酶负责抑制内源基因的过度甲基化,以维持其正常的转录活性。拟南芥ROS1、DME、DML2和DML3蛋白均有DNA去甲基化酶功能。本研究利用公共数据库中拟南芥野生型植株及上述DNA去甲基化酶突变体的高通量测序数据即全基因组DNA甲基化测序数据与转录组测序数据,系统分析了拟南芥DNA去甲基化酶突变体中NB-LRR(NUCLEOTIDE-BINDING,LEUCINE-RICH REPEAT)基因、LAC(LACCASE)基因和水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)及乙烯(ET)介导的抗病性信号途径相关基因的DNA甲基化与转录水平。下面是主要研究结果。1、在拟南芥中有13个NB-LRR基因在ros1、rdd和dme突变体中DNA甲基化水平与野生型植株中差异较明显,即DNA去甲基化酶对拟南芥部分NB-LRR基因的DNA甲基化修饰发挥了调控作用。观察发现,拟南芥中有22个NB-LRR基因在野生型植株和ros1、rdd及dme突变体中的转录水平相差至少10%。在rosl和rdd中,各有一个NB-LRR基因(分别为AT4G19520和AT5G45510)在突变体与野生型植株间的转录活性存在显著差异(Padj≤0.05)。而在dme中,则有50个NB-LRR基因存在显著差异(Padj≤0.05)。由此可见,拟南芥部分NB-LRR基因的转录活性受不同DNA去甲基化酶调控。2、在野生型植株和不同DNA去甲基化酶突变体中,拟南芥LAC家族部分基因在上游区和转录区存在较高水平的甲基化修饰现象。在野生型植株和不同DNA去甲基化酶突变体中,拟南芥LAC家族编码基因的转录水平普遍较低。AT5G48100/LAC1。在拟南芥胚乳细胞中剧烈表达,AT5G48100/LAC15的表达似乎对甲基化修饰特别敏感。3、分析发现,拟南芥SA途径中有些基因在野生型植株和突变体之间DNA甲基化水平相差至少5%。AT5G04230/PAL3基因对DNA去甲基化酶编码基因突变最敏感。分析揭示,ROS1基因突变导致AT5G04230/PAL3基因的转录水平变化极其显著(Padj值为4.93E-09),在rdd中SA途径有5个基因的转录活性受到极显著抑制;而DME的突变则造成该途径14个基因的转录水平发生了显著变化,且绝大部分变化呈极显著差异;在dme中,转录水平显著升高的基因多于显著下降的基因。4、分析表明,在ros1、rdd和dme突变体中,拟南芥JA途径中有些基因的DNA甲基化水平均比野生型中升高或降低5个以上百分点,而个别基因的CG甲基化水平甚至升高了 70.82%,CHG甲基化水平亦明显上升。观察发现,JA途径中有6个基因在两种DNA去甲基化酶突变体中的转录活性与野生型中比相差至少10个百分点。5、研究揭示,拟南芥ET介导的抗病性信号途径中有些基因的DNA甲基化水平明显受不同DNA去甲基化酶调节。分析揭示,在ET介导的抗病性信号途径中有9个基因的转录活性在两种突变体中都比野生型中相差至少10%。上述结果揭示了 DNA去甲基化酶对拟南芥抗病相关基因的DNA甲基化修饰与转录活性的影响,深化了对拟南芥抗病相关基因的表达调控的认识。