OsJMJ714在水稻側(cè)根發(fā)育中的功能分析.pdf

1、組蛋白賴氨酸甲基化是一種重要的表觀遺傳學(xué)修飾,在調(diào)控基因表達過程中起重要作用。在動物中已經(jīng)證明JmjC蛋白具有組蛋白去甲基化酶活性,并且JmjC結(jié)構(gòu)域為這類蛋白的催化域。進化分析發(fā)現(xiàn)水稻中有20個含有Jmjc結(jié)構(gòu)域的蛋白,分為4個家族,其中Jmjc domainonly家族中的7個蛋白只含有JmjC結(jié)構(gòu)域。研究報道水稻OsJMJ760影響組蛋白去甲基化,在花器官的形成與發(fā)育過程中具有重要作用,而其他成員的功能尚不清楚。
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2、sJMJ714是JmjC domain only家族成員之一,其氨基酸序列的生物信息學(xué)分析結(jié)果表明OsJMJ714催化域的核心序列包含保守的Fe(Ⅱ)和αKG結(jié)合位點；在此基礎(chǔ)上,我們在水稻體內(nèi)和體外組蛋白去甲基化實驗中均證實OsJMJ714具有使組蛋白發(fā)生H3K9me1／2／3去甲基化修飾的組蛋白去甲基化酶活性。在轉(zhuǎn)錄水平上,我們通過熒光定量PCR分析了該基因在水稻苗期的表達特性。OsJMJ714基因在苗期不同組織的表達分析結(jié)果表明,

3、OsJMJ714基因在根中的表達高于地上部的表達。我們發(fā)現(xiàn)OsJMJ714基因的表達受不同濃度NaCl處理的誘導(dǎo)；而且隨著鹽處理時間增長,OsJMJ714基因表達量增強。這些結(jié)果暗示著OsJMJ714可能參與水稻根系生長發(fā)育過程以及鹽脅迫的應(yīng)答反應(yīng)過程。
　　 為了分析OsJMJ714在水稻中的生理功能,我們通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化方法創(chuàng)建了35S啟動子驅(qū)動的轉(zhuǎn)OsJMJ714基因水稻材料。野生型和T2代轉(zhuǎn)基因種子同步萌發(fā)生長三天后

4、,我們發(fā)現(xiàn)野生型水稻根系開始形成大量側(cè)根,而轉(zhuǎn)基因水稻形成少量側(cè)根,表明在正常生長條件下OsJMJ741的過表達延緩水稻側(cè)根的發(fā)生。
　　 擬南芥中已報道JMJC基因的突變導(dǎo)致基因組DNA甲基化模式發(fā)生改變。在此研究中,我們運用甲基化敏感擴增多態(tài)性實驗(MSAP)對轉(zhuǎn)基因水稻和野生型水稻的基因組DNA甲基化模式比較分析,過表達OsJMJ714增強了轉(zhuǎn)基因水稻基因組DNA的甲基化水平。我們對MSAP實驗中差異基因的表達進行了分析,

5、我們發(fā)現(xiàn)兩個編碼no apical meristem(NAC)家族蛋白的基因(AK099237,AK068501)在過表達OsJMJ714水稻中的表達水平降低,另外,在轉(zhuǎn)基因水稻中DNA去甲基化基因(Os05g446000)表達較野生型中的表達降低。
　　 在水稻中,生長素和細胞分裂素的生物合成、穩(wěn)態(tài)、轉(zhuǎn)運和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)均影響根系的生長發(fā)育進程。我們發(fā)現(xiàn)不同濃度的NAA處理,能恢復(fù)轉(zhuǎn)基因水稻和野生型水稻間側(cè)根生長發(fā)育的差異,同時用N

6、AA和NaCl處理,也能恢復(fù)轉(zhuǎn)基因水稻與野生型水稻小側(cè)根起始發(fā)育的差異,說明OsJMJ714可能通過調(diào)控生長素水平來影響水稻側(cè)根的起始發(fā)生。另外不同濃度6-BA處理后,轉(zhuǎn)基因水稻和野生型水稻小側(cè)根發(fā)育均受到抑制,但轉(zhuǎn)基因水稻的小側(cè)根發(fā)育相對野生型來說對細胞分裂素不敏感。我們進一步對激素合成及其調(diào)控的相關(guān)基因的表達水平進行了分析。結(jié)果表明OsJMJ714過表達導(dǎo)致水稻中生長素合成關(guān)鍵基因OsYUCCAs、細胞分裂素合成關(guān)鍵基OsIPTs和