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水稻是重要的粮食作物和单子叶模式植物,雌配子体育性直接影响着水稻的产量,然而目前我们对水稻雌性不育机制知之甚少,因此探究水稻雌不育机制具有重大的理论意义和应用价值。本研究中,我们从全基因组水平对高频雌不育突变体fsv1和野生型水稻桂99不同发育时期胚珠中的甲基化、pre-mRNA可变剪接模式和lncRNA表达特征进行了比较分析,以期为阐明水稻雌配子体育性机制提供线索。DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在植物生长发育过程中动态调节基因表达。在本研究中,我们使用全基因组重亚硫酸盐测序(WGBS)手段分析比较了高频雌不育水稻品系fsv1和野生型水稻品种桂99从大孢子母细胞减数分裂开始直到成熟的雌配子体时期的胚珠的全基因组甲基化模式。结果显示,与桂99相较,fsv1胚珠全基因甲基化水平更低。我们将基因组划分为不同的元件,并计算两个水稻品系胚珠中每个基因组元件的甲基化率,以甲基化率差异倍数≥2且FDR≤0.001为阈值共筛选到2348个差异甲基化基因(DMGs)和3471个差异甲基化区域(DMRs)。将这些差异甲基化基因进行GO功能注释分析、KEGG和MapMan代谢通路分析、我们观察到差异甲基化基因在细胞分裂、生殖调控,植物激素代谢等途径中显著富集。另外我们还发现,许多胚珠发育基因、植物激素相关基因和转录因子相关基因,如OsAPC6、CYP97A4、CHR721、OsSPL1、OsPIN8等在两个水稻品系中表现出显著不同的甲基化模式,这些差异可能为揭示雌配子体败育的机制提供重要线索。Pre-mRNA的可变剪接是基因表达过程中至关重要的一步,一方面它将mRNA前体中的内含子剪去并将外显子连接起来形成成熟mRNA,另一方面它可以产生丰富的剪接异构体翻译后增加蛋白质的多样性。本研究对fsv1及桂99这两个水稻品系不同发育时期的胚珠pre-mRNA可变剪接事件进行了探究。结果表明在水稻基因组中约有33%的基因在转录后其pre-mRNA发生了可变剪接事件,其中内含子保留是主要的可变剪接形式,多转录本和多外显子的基因的pre-mRNA更容易发生可变剪接,但基因的表达量与pre-mRNA可变剪接事件的发生并无明显相关性。通过分析比较,在两个水稻品系三个不同发育时期胚珠中分别筛选出了223、761和345个差异可变剪接基因(DSG)。对这些DSG进行GO功能注释,发现它们密切参与了细胞组分、信号转导和生殖等代谢通路。另外我们还发现,一些重要的植物激素相关基因、转录因子相关基因,如OsARF5、OsARF8、OsMYB3R-2、OsbZIP13等,发生了显著差异的pre-mRNA可变剪接事件,这些基因可能与雌配子体败育相关,值得我们进一步研究。长非编码RNA(lncRNA)在植物的生长和发育中起着广泛的作用,我们探讨了胚珠发育和雌配子体败育过程中lncRNA的表达模式和变化。在本研究中,分别对处于大孢子母细胞减数时期、功能大孢子有丝分裂时期和胚囊成熟时期的fsv1和桂99胚珠进行链特异性RNA测序(ssRNA-seq)。通过比较分析两个水稻品系不同发育时期胚珠的lncRNA表达情况,我们在三个发育阶段分别鉴定出了152、233和197个差异表达的lncRNA,对lncRNA靶基因的功能注释分析表明lncRNA参与多种代谢途径,比如激素、细胞代谢和信号转导等。此外,许多差异表达的lncRNA可以作为miRNA的前体,已有的研究表明这些miRNA参与胚珠和雌配子体的发育。此外,我们发现lncRNA可以作为诱饵分子与mRNA竞争结合miRNA,以维持与胚珠和雌配子体发育相关的基因的正常表达。总的说来,我们从全基因组水平对水稻不育系fsv1和可育系桂99不同发育时期胚珠中的DNA甲基化、可变剪接以及lncRNA表达调控模式进行了分析比较,发现这些基因表达调控因子主要通过调控胚珠和雌配子体发育相关基因、转录因子基因和植物激素相关基因来影响雌配子体败育;此外我们还结合基因及miRNA表达数据构建了基因表达调控网络,发现胚珠发育和雌配子体败育是涉及多基因表达调控的复杂而精妙的过程,各种调控因子协同作用且互相影响在基因表达的不同水平上发挥作用。