擬南芥NB-LRR家族編碼基因的DNA甲基化模式研究.pdf

1、大部分植物抗病基因編碼NB-LRR蛋白，NB-LRR蛋白是一個(gè)龐大的蛋白家族，在植物抗病性中起著舉足輕重的作用。NB-LRR家族編碼基因在植物中的存在方式及表達(dá)調(diào)控一直是個(gè)有待解決的重要問(wèn)題。DNA胞嘧啶甲基化是真核生物中一種普遍存在且保守的表觀遺傳標(biāo)志，對(duì)基因的表達(dá)調(diào)控起著重要的作用。本研究以模式植物擬南芥NB-LRR家族編碼基因?yàn)閷?duì)象，研究該家族基因在野生型和影響植物DNA甲基化的關(guān)鍵調(diào)控基因發(fā)生突變后的植株中DNA的甲基化模式;在

2、此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)因DNA甲基化模式改變而可能影響到基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)變化問(wèn)題進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下。
　　1、在擬南芥Columbia野生型中，NB-LRR家族基因絕大部分成員存在DNA甲基化修飾現(xiàn)象。DNA甲基化既存在于絕大部分NB-LRR編碼基因啟動(dòng)子區(qū)又存在于其基因轉(zhuǎn)錄區(qū)。NB-LRR編碼基因啟動(dòng)子區(qū)和基因轉(zhuǎn)錄區(qū)的DNA甲基化主要是CG甲基化。t1g58807、At1g59124和At1g59218不存在DNA甲基化修飾現(xiàn)

3、象。
　　2、擬南芥影響DNA甲基化的關(guān)鍵調(diào)控基因AGO4、MET1、CMT3、DRM1/2和DDM1突變后，NB-LRR家族編碼基因的甲基化位點(diǎn)數(shù)目均減少。AGO4突變后，NB-LRR家族基因不同長(zhǎng)度啟動(dòng)子區(qū)甲基化位點(diǎn)數(shù)減少約1/5～1/4，而基因轉(zhuǎn)錄區(qū)甲基化位點(diǎn)數(shù)減少約1/10;MET1突變后，NB-LRR家族基因啟動(dòng)子區(qū)和基因轉(zhuǎn)錄區(qū)甲基化位點(diǎn)數(shù)降低到原來(lái)的一半以下。
　　3、擬南芥NB-LRR家族基因轉(zhuǎn)錄區(qū)比500-b

4、p和1000-bp啟動(dòng)子區(qū)甲基化程度高。這種現(xiàn)象存在于野生型和幾乎所有突變體中，尤其體現(xiàn)在CG甲基化類型中。MET1突變后，啟動(dòng)子區(qū)CG甲基化水平均高于基因轉(zhuǎn)錄區(qū)，而甲基化水平最高的為CHG類型。
　　4、擬南芥NB-LRR家族編碼基因平均甲基化水平隨基因結(jié)構(gòu)區(qū)的不同呈現(xiàn)規(guī)律性變化。除met1外，在野生型和突變體中均觀察到，擬南芥NB-LRR家族編碼基因啟動(dòng)子區(qū)離轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)越遠(yuǎn)，CG甲基化水平越高，而非CG甲基化水平總體趨勢(shì)類似

5、于CG類型，但是依基因型不同而富于變化。在野生型擬南芥的NB-LRR家族編碼基因的轉(zhuǎn)錄區(qū)，平均甲基化水平最高的是內(nèi)含子區(qū)，其次是編碼區(qū)，再次是非編碼區(qū)，非編碼區(qū)中3'非編碼區(qū)平均甲基化水平高于5'非編碼區(qū);就甲基化序列類型而言，CG甲基化水平均高于非CG甲基化水平。AGO4、CMT3和DRM1/2突變后，擬南芥NB-LRR家族編碼基因的轉(zhuǎn)錄區(qū)不同區(qū)段平均甲基化水平變化規(guī)律與野生型相同。MET1突變后，NB-LRR家族編碼基因的非CG類型

6、甲基化水平升高，且內(nèi)含子區(qū)甲基化水平高于編碼區(qū)。DDM1突變后，擬南芥NB-LRR家族編碼基因的編碼區(qū)CG甲基化水平高于內(nèi)含子區(qū)，后者又高于非編碼區(qū)，而3'非編碼區(qū)又高于5'非編碼區(qū)的平均CG甲基化水平。
　　5、擬南芥NB-LRR家族部分成員很可能受DNA甲基化模式變化調(diào)控。對(duì)野生型和met1、cmt3、drm1/2和ddm1突變體的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，擬南芥NB-LRR家族編碼基因中有63個(gè)成員的轉(zhuǎn)錄水平在野生型與突變體之間存