论文部分内容阅读
染色质结构的变化是影响基因表达调控的主要因素之一,而染色质结构的变化则主要由DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控、染色质重塑等方面组成。在真核生物中,DNA甲基化是调控基因表达的一个重要的修饰方式。而RNA介导的DNA甲基化（RNA-directed DNA methylation, RdDM）是植物在非生物胁迫下引起转录水平基因沉默（transcriptional gene silencing, TGS）的一个重要调控机制。siRNA直接影响对应沉默位点的mRNA表达水平。研究证明siRNA可以被外界胁迫所诱导进而影响其靶向位点染色质结构变化。温度是影响植物生长发育和自然分布的主要限制因子之一。在长期的进化过程中植物形成了响应温度胁迫的抗性机制。目前,DNA甲基化、siRNA和组蛋白修饰是否参与温度胁迫抗性仍不清楚。本研究利用生物信息学和分子生物学方法鉴定了响应温度胁迫并受表观遗传调控的4个重要基因AT2G21150、AT3G49240、AT4G13660和AT4G21580,并且发现启动子区域存在DNA的甲基化调控。（1）通过对温度胁迫芯片数据、拟南芥表观遗传学图谱和siRNA数据库分析,筛选到17个可能受温度胁迫诱导和表观遗传调控的候选基因AT2G20610、AT4G18440、 AT4G36500、AT4G13660、AT1G25988、AT4G21580、AT1G02270、AT4G22740、AT1G21050、 AT5G02320、AT2G07696、AT3G10940、AT3G49240、AT3G45300、AT5G45930、AT2G21150、 AT2G39800。（2）利用DNA甲基化测序（BSP）和qRT-PCR技术,进一步分析17个候选基因,发现AT2G21150、AT3G49240、AT4G13660和AT4G21580启动子区域的DNA甲基化水平和基因的表达量都明显受温度胁迫的影响。（3）从ABRC获得了AT2G21150两个T-DNA插入突变体SALK108639C、SALK134513,证明这两个突变体在种子萌发阶段均表现出对高温胁迫敏感,萌发速率明显延迟且萌发率下降的表型。表明基因AT2G21150可能参与种子萌发阶段的高温胁迫抗性。（4）通过对XCT（AT2G21150）基因启动子区域的DNA甲基化和组蛋白修饰分析,发现该基因启动子区域存在大量的甲基化修饰和组蛋白修饰位点。（5）利用qRT-PCR和BSP测序技术,分析了红光对XCT基因表达的影响以及启动子区域DNA甲基化的变化,结果表明XCT的转录明显受到红光诱导并且DNA甲基化的变化与基因转录水平改变相一致。（6）利用siRNA靶向位点分析技术,鉴定了XCT基因启动子区域存在29条24-ntsiRNA靶向位点,qRT-PCR实验结果发现siRNA的积累量在红光处理后会明显降低,证明RdDM调控的DNA甲基化途径参与了XCT的红光响应过程。