【摘 要】
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大部分植物抗病基因编码N B-LRR蛋白,NB-LRR蛋白是一个庞大的蛋白家族,在植物抗病性中起着举足轻重的作用。NB-LRR家族编码基因在植物中的存在方式及表达调控一直是个有待解
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大部分植物抗病基因编码N B-LRR蛋白,NB-LRR蛋白是一个庞大的蛋白家族,在植物抗病性中起着举足轻重的作用。NB-LRR家族编码基因在植物中的存在方式及表达调控一直是个有待解决的重要问题。DNA胞嘧啶甲基化是真核生物中一种普遍存在且保守的表观遗传标志,对基因的表达调控起着重要的作用。本研究以模式植物拟南芥NB-LRR家族编码基因为对象,研究该家族基因在野生型和影响植物DNA甲基化的关键调控基因发生突变后的植株中DNA的甲基化模式；在此基础上,进一步对因DNA甲基化模式改变而可能影响到基因转录表达变化问题进行了研究。主要研究结果如下。1、在拟南芥Columbia野生型中,NB-LRR家族基因绝大部分成员存在DNA甲基化修饰现象。DNA甲基化既存在于绝大部分NB-LRR编码基因启动子区又存在于其基因转录区。NB-LRR编码基因启动子区和基因转录区的DNA甲基化主要是CG甲基化。Atlg58807、Atlg59124和Atlg59218不存在DNA甲基化修饰现象。2、拟南芥影响DNA甲基化的关键调控基因AGO4、MET1、CMT3、DRM1/2和 DDMl突变后,NB-LRR家族编码基因的甲基化位点数目均减少。AG04突变后,NB-LRR家族基因不同长度启动子区甲基化位点数减少约1/5-1/4,而基因转录区甲基化位点数减少约1/10; ME T1突变后,NB-LRR家族基因启动子区和基因转录区甲基化位点数降低到原来的一半以下。3、拟南芥NB-LRR家族基因转录区比500-bp和1000-bp启动子区甲基化程度高。这种现象存在于野生型和几乎所有突变体中,尤其体现在CG甲基化类型中。MET1突变后,启动子区CG甲基化水平均高于基因转录区,而甲基化水平最高的为CHG类型。4、拟南芥NB-LRR家族编码基因平均甲基化水平随基因结构区的不同呈现规律性变化。除met1外,在野生型和突变体中均观察到,拟南芥NB-LRR家族编码基因启动子区离转录起始位点越远,CG甲基化水平越高,而非CG甲基化水平总体趋势类似于CG类型,但是依基因型不同而富于变化。在野生型拟南芥的NB-LRR家族编码基因的转录区,平均甲基化水平最高的是内含子区,其次是编码区,再次是非编码区,非编码区中3’非编码区平均甲基化水平高于5’非编码区；就甲基化序列类型而言,CG甲基化水平均高于非CG甲基化水平。AGO4, CMT3和DRM1/2突变后,拟南芥NB-LRR家族编码基因的转录区不同区段平均甲基化水平变化规律与野生型相同。MET1突变后,NB-LRR家族编码基因的非CG类型甲基化水平升高,且内含子区甲基化水平高于编码区。DDM1突变后,拟南芥NB-LRR家族编码基因的编码区CG甲基化水平高于内含子区,后者又高于非编码区,而3’非编码区又高于5’非编码区的平均CG甲基化水平。5、拟南芥NB-LRR家族部分成员很可能受DNA甲基化模式变化调控。对野生型和met1、cmt3、drml/2和ddml突变体的转录组数据分析发现,拟南芥NB-LI RR家族编码基因中有63个成员的转录水平在野生型与突变体之间存在显著差异,其中上调的基因有38个,下调的基因有25个。有两个基因的转录水平在不同突变体中均显著高于野生型,有一个则显著低于野生型。以上研究结果为从表观遗传角度尤其从DNA甲基化模式变化方面理解和认识拟南芥NB-LRR家族的表达调控机制提供了重要基础。
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