水稻組蛋白去乙酰化酶基因的分離和功能鑒定.pdf

1、表觀遺傳學是指在DNA序列不改變的情況下，堿基序列以外的各種修飾和與之相關的各種蛋白質或RNA協(xié)同作用下，調控基因的表達，以完成生命周期或適應環(huán)境變化，且可以在世代之間傳遞。表觀遺傳學涉及的機制包括DNA甲基化、組蛋白修飾和染色質變構等方面。組蛋白乙酰化是真核生物表觀遺傳調控的重要組成部分。水稻是世界上重要的糧食作物，有關水稻表觀遺傳學的研究報道目前很少。 本研究主要以水稻中的組蛋白去乙?；?HDAC)基因為對象，通過生物信息

2、學、基因克隆和轉化等方法研究了水稻HDAC基因的結構、表達及其生理功能，闡述了HDAC基因在植物的表觀遺傳調控及其環(huán)境適應中的重要意義。本研究主要有以下結果： 1.通過同源序列法研究發(fā)現，水稻基因組數據庫中存在著19個組蛋白去乙?；傅幕颍渲蠷PD3/HDA1超家族的組蛋白去乙?；富?4個，HD2家族3個，SIR2家族2個。 2.對水稻HDAC的三個不同家族基因成員分別進行了序列分析比較和系統(tǒng)進化分析。

3、3.共構建了10個基因的RNAi抑制表達載體，5個基因的超量表達載體，并獲得轉基因植株。 4.以SIR2家族的OsSRT1基因為重點展開研究。通過Northern雜交對其表達模式研究發(fā)現，OsSRT1在快速分化的器官和組織中高水平表達。OsSRT1蛋白定位于細胞核內。 5.Western雜交證據顯示，OsSRT1抑制表達家系的組蛋白H3K9(1ysine-9ofH3)的乙?；潭仍黾?，而H3K9的雙甲基化程度降低。OsS

4、RT1RNAi轉基因植株中發(fā)生H2O2的產生，DNA片段化和細胞死亡，產生假病斑表型變異，屬于超敏反應類型的程序性細胞死亡。 6.OsSRT1的超量表達不產生明顯的形態(tài)變異，但能增強植株對于百草枯的耐受能力，提高超量表達轉基因家系對氧化脅迫的抗性。 7.為了進一步分析OsSRT1所調控的下游基因以及其調控方式，本研究采用Affymetrix水稻全基因組生物芯片對抑制表達植株中基因表達狀況進行了分析。結果表明，抑制表達植株

5、中轉座子和反轉座子以及超敏反應相關的基因和細胞程序性死亡有關的基因的轉錄被激活。 8.對抑制表達植株芯片分析中所獲得的差異表達基因進行了深入的分析。差異表達基因的GeneOntology(GO)分類顯示OsSRT1正調控防御反應、DNA修復和苯丙醇代謝過程，這些基因大都涉及脅迫相關細胞程序性死亡信號途徑相關的基因。 9.通過RT-PCR驗證了RNAi植株中一些衰老相關基因、病程相關蛋白基因等標志基因的表達，進一步證實了其

6、與PCD的關系。 10.通過染色質免疫沉淀技術和Real-timePCR檢測發(fā)現，這些上升表達的轉座子和反轉座子以及細胞程序性死亡相關基因的啟動子區(qū)域組蛋白H3K9乙?；潭让黠@上升，因此推測這些基因是OsSRT1的直接靶基因。 11.DNA甲基化分析結果暗示，OsSRT1的下降表達很可能是以一種隨機的方式作用于DNA甲基化。 12.分別對HD2家族的OsHDT702基因和RPD3/HDA1超家族的OsHDA71