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多梳(Polycomb Group, PcG)蛋白是植物和动物在进化过程中形成的一类保守的转录抑制因子,它以蛋白复合体的形式发挥作用。在拟南芥中已确定的多梳蛋白抑制复合物2(PRC2)包含四种核心蛋白:E(z)、Su(z)12、ESC (Extra sex combs)和P55,它们所形成的FIS复合物主要起抑制中央细胞不受精即启动胚乳发育的作用。龙须草(Eulaliopsis binata)为禾本科无融合生殖植物,其胚乳不经过受精、由中央细胞自主分裂形成。本研究以无融合生殖植物龙须草为材料,克隆其PcG复合物的EbEZ同源基因,比较其核苷酸、氨基酸序列的差异,分析EbEZ基因在龙须草生长发育中的表达模式,考察DNA甲基化对基因表达的影响,并通过转基因异源表达验证其功能,为最终阐明龙须草无融合生殖中胚乳自主发生的分子机制奠定基础。主要结果如下:(1) EbEZ基因的克隆与序列分析:通过同源克隆结合RACE方法,从龙须草基因组中分离得到两个E(z)基因EbEZ1和EbEZ2。通过Southern blotting实验证实龙须草基因组中存在2个拷贝的E(z)基因。其中EbEZ1的cDNA全长3300 bp, DNA全长9600 bp,包含16个外显子,15个内含子;而EbEZ2的cDNA全长3130 bp,DNA全长9500 bp,也含有16个外显子和15个内含子。利用NCBI蛋白结构在线网站分析EbEZ蛋白结构域,结果显示在EbEZ1和EbEZ2蛋白中均存在5类典型的保守结构域,分别是EZD1、EZD2、SANT、CXC和SET结构域。系统进化分析显示,EbEZ1与玉米的ZmMEZ1序列相似性最高;而EbEZ2则与ZmMEZ3相似性最高。(2) EbEZ基因启动子分离与顺式作用元件分析:采用染色体步移(Genome Walking)技术分别克隆得到EbEZ1和EbEZ2基因的启动子,分析发现在EbEZ1和EbEZ2启动子序列中存在对环境改变敏感的应答元件;除此之外,还包含一些在胚乳、花粉或种子中具有组织特异性表达的元件序列。(3) EbEZ基因在龙须草中的表达分析:利用Real-time PCR技术分析E(z)基因在龙须草中的时空表达模式,发现EbEZ1和EbEZ2在龙须草根、茎、叶、花和种子中都有不同程度的表达,但在花序与种子中的表达量高于营养器官;RT-PCR结果显不,EbEZ1在开花前的子房和发育早、中期种子中的表达量显著低于成熟阶段的种子。(4) EbEZ基因启动子甲基化分析:利用EMBOSS CpG岛在线分析程序,得出在EbEZ1启动子区存在2个CpG岛,而在EbEZ2启动子区只存在一个CpG岛。进一步采用亚硫氢酸盐测序法分析EbEZ1启动子区的甲基化状态,结果显示其甲基化程度在开花前的子房中最高,在种子发育早、中期也保持较高的甲基化状态,但在成熟种子中甲基化程度显著降低,与EbEZ1在这些发育阶段的表达相一致。(5) EbEZ1基因的异源表达分析:将龙须草EbEZ1基因转化模式植物拟南芥及水稻,在转基因拟南芥中叶及生长点的发育被抑制,在转基因水稻中小花数量、小花的颖壳数目和花粉育性较野生型有改变。对转基因植株的表型分析表明,龙须草EbEZ1基因可能参与植物营养生长和生殖生长的调控。