【摘 要】
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橡胶是海南重要的经济作物。海南地处热带北缘,在春冬季常常遭受低温侵袭,对橡胶树的生长以及胶乳的收割产生了严重的影响。实验室前期研究发现,冷胁迫应答基因的表观遗传学DNA甲基化修饰在橡胶树适应冷胁迫的过程中起着重要作用。为了了解组蛋白修饰在橡胶树冷胁迫应答中的作用机理,本文以不耐寒的RY-7-20-59和相对耐寒的RY-7-33-97橡胶组培苗为实验材料,研究其在冷胁迫下相关基因的表达,以及15℃低
【基金项目】
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国家自然科学基金（RZ2000001880）；
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橡胶是海南重要的经济作物。海南地处热带北缘,在春冬季常常遭受低温侵袭,对橡胶树的生长以及胶乳的收割产生了严重的影响。实验室前期研究发现,冷胁迫应答基因的表观遗传学DNA甲基化修饰在橡胶树适应冷胁迫的过程中起着重要作用。为了了解组蛋白修饰在橡胶树冷胁迫应答中的作用机理,本文以不耐寒的RY-7-20-59和相对耐寒的RY-7-33-97橡胶组培苗为实验材料,研究其在冷胁迫下相关基因的表达,以及15℃低温处理7天下的组蛋白修饰。得到以下研究结果:1.在长期（7天）冷胁迫下,橡胶苗体内的脯氨酸含量大量增加,并且RY-7-33-97体内脯氨酸增加速度快于RY-7-20-59。电导率和丙二醛的含量逐渐积累,但随着橡胶苗对低温环境的适应,积累量出现下降趋势。2.在短期（24小时）冷处理下,冷应答相关基因表达量迅速增加,12小时时达到最大值,随后表达量逐渐下降。RY-7-33-97的基因相对表达量显著高于RY-7-20-59。RY-7-33-97的Hb CBF1、Hb CBF2、Hb CBF3、Hb MYB15-3和Hb ERD10基因对冷胁迫信号的响应时间更迅速。3.在长期（7天）冷处理下,Hb CBF1和Hb CBF2基因的表达量逐渐下降,但Hb CBF1基因的相对表达量仍高于对照水平。Hb CBF3、Hb MYB15-3和Hb ERD10基因则维持高水平的表达量。Hb CBF1、Hb CBF3、Hb MYB15-3和Hb ERD10基因的相对表达量在RY-7-33-97中显著高于RY-7-20-59。4.在RY-7-33-97品种橡胶苗中,组蛋白H3K4me3与组蛋白H3K27me3的修饰在Hb CBF1、Hb CBF2和Hb MYB15-3基因中表现出相反的趋势。组蛋白H3K4me3修饰在冷胁迫后逐渐减少,而H3K27me3修饰逐渐增加。组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰与Hb CBF1、Hb CBF2和Hb MYB15-3基因的表达出现协同效应。5.CHIP-SEQ测序发现组蛋白H3K4me3在28℃时在转录起始位点（TSS）有明显的富集,但在19℃时并没有明显的富集。在组蛋白H3K4me3的差异峰比较中,2851个峰上调,745个峰下调,在组蛋白H3K4me3的差异峰比较中,197个峰上调,2772个峰下调。GO富集分析组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰的变化主要对分子功能产生影响。6.为了进一步鉴定冷胁迫相关基因的功能,本实验还构建成功Hb CBF1、Hb CBF2、Hb CBF3、Hb ICE1、Hb ICE2和Hb PDS基因的TRV-VIGS载体,并将TRV-Hb PDS载体成功转化本氏烟草,使烟草PDS基因的表达沉默而出现白化表型。综上所述,在冷处理下,橡胶冷相关基因在12小时内表达量都急剧增加,随后冷相关基因的表达量表现出不同的表达趋势。RY-7-33-97的表达量显著高于RY-7-20-59。生理生化指标也随着冷处理出现明显变化。组蛋白H3K4me3和H3K27me3对橡胶冷相关基因的表达起修饰作用。TRV-VIGS载体已成功接种本氏烟草并出现表型,但未能接种到橡胶上。
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