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组织培养可以诱导水稻产生遗传变异与表观遗传变异,表观遗传变异主要表现为DNA甲基化、组蛋白修饰等方面。作为表观遗传调控的重要途径之一,组蛋白密码大大丰富了真核生物基因组所包含的遗传信息,而组蛋白甲基化和组蛋白乙酰化在维持基因组稳定性、调控基因表达中起着重要作用。组织培养过程中,DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等表观遗传变异并不是单独发生的,而是共同作用构成了表观遗传调控途径。另外,组织培养条件下可以诱导转座子发生转座激活,进而对植物基因组的结构和功能产生重要影响。MET1-2是水稻中维持CG位点甲基化的主要甲基转移酶,基于本实验室目前的研究进展,发现MET1-2功能缺失,会发生全基因组范围内的CG位点去甲基化。通常情况下,大部分植物转座子保持稳定沉默的状态。组织培养条件可诱导水稻愈伤组织中转座子发生转座激活,包括反转座子Tos17。而在MET1-2功能缺失的情况下,水稻愈伤组织中反转座子Tos17的转座更加活跃。然而,植物基因组中,各种表观修饰marker并非独立存在,而是通过相互依存,相互识别,来共同完成调控染色质结构和调节基因表达作用的。本研究以水稻粳稻品种日本晴叶片组织、日本晴愈伤组织、MET1-2非突变体愈伤组织、MET1-2杂合突变体愈伤组织、met1-2纯合突变体愈伤组织作为实验材料。利用全基因组重测序技术分析转座子的转座激活情况,结果显示与日本晴愈伤组织相比,met1-2纯合突变体愈伤组织中有14个家族的转座子发生了转座激活,包括反转座子Tos17。Southern blot结果显示反转座子Tos17在met1-2纯合突变体愈伤组织中大量激活,验证了重测序的结果。新激活的反转座子Tos17中约有70%插入到基因组body区。利用染色质免疫沉淀技术检测反转座子Tos17上四种组蛋白修饰(H3K9me2、H3K27me3、H3K4me3和H3K9ac2)变化,结果显示met1-2纯合突变体愈伤组织中反转座子Tos17上组蛋白H3K9me2、H3K27me3修饰程度降低,而组蛋白H3K4me3和H3K9ac2修饰程度上升。本研究证明反转座子Tos17的活性与组蛋白修饰存在一定的关系,并为进一步研究水稻中各种表观遗传修饰marker在转座子转座过程中的调控机制奠定基础。