组蛋白变体H2A.Z和相关重塑因子在水稻逆境中的功能研究

摘要

组蛋白修饰、DNA甲基化、组蛋白变体和核小体排布等表观修饰是调控基因表达的重要方式。固着生长的高等植物，在逆境胁迫下，可以通过自身的逆境应答机制感知环境的变化并且做出相应的应激反应，以利于自身在逆境中的生存。表观修饰因子在调控植物逆境胁迫应答中扮演了非常重要的角色。H2A.Z是组蛋白H2A的一种变体，具有自身独特的分子调控机制和功能，在调控植物开花、环境应答、生长发育、免疫应答、有丝分裂、DNA修复以及温度感应等方面均发挥了重要作用。本课题的主要研究内容是围绕组蛋白变体H2A.Z及相关染色质重塑因子PIE1和INO80在水稻适应非生物逆境胁迫中的功能研究而展开的。所获得的主要结果如下:
　　1.表达谱的分析发现OsH2A.Z、OsPIE1、OsINO80、OsARP6均为组成型表达基因，它们的表达量受盐、干旱和胁迫激素(ABA、SA、JA)的影响。说明以上H2A.Z及相关的基因可能参与水稻的胁迫反应。
　　2.转基因材料染色质重塑因子的编码基因OsPIE1RNAi、H2A.Z的编码基因OsHTA705RNAi、染色质重塑因子的编码基因OsINO80RNAi均表现出抽穗期比野生型晚2-3周;OsPIE1RNAi同时还表现出穗稀疏，而且植株变矮，茎节长度变短，籽粒变长且不饱满等表型，OsPIE1可能参与种子的发育。
　　3.通过苗期NaCl胁迫处理，发现OsPIE1RNAi和OsHTA705RNAi比野生型更耐盐，OsINO80RNAi比野生型对盐更敏感，并且适宜的NaCl浓度可以提高OsPIE1RNAi和OsHTA705RNAi的发芽率。
　　4.通过用200mmol/LNaCl处理的12d野生型全苗做ChIP-PCR和RT-qPCR检测比较ChIP-seq数据，结果显示经过NaCl处理后，H2A.Z在盐诱导全基因组上的富集减少，并且盐诱导基因受诱导表达。正常状态下，在OsINO80RNAi中的H2A.Z盐诱导基因的富集高于野生型;在OsPIE1RNAi中的H2A.Z在盐诱导基因上的富集低于野生型。当OsINO80表达量被抑制后，NaCl处理过程中H2A.Z并不能被有效地去除，导致盐诱导基因的表达量弱于野生型;说明正常状态下，H2A.Z在盐诱导基因的富集对该基因的表达起到抑制作用;PIE1和INO80在分配H2A.Z上有不同的功能;高盐下，INO80可能通过影响H2A.Z去除来调控基因表达。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 前言

1．1 染色质是遗传物质的载体

1．2 表观遗传学

1．3 组蛋白变体分类及功能

1．4 组蛋白变体H2A．Z在植物中的功能

1．5 与组蛋白变体H2A．Z相关的重塑因子

1．6 表观修饰因子和H2A．Z参与植物非生物逆境应答

1．6．1 植物对非生物逆境环境的应答

1．6．2 染色质重塑因子参与植物对非生物逆境环境的应答

1．6．3 组蛋白变体H2A．Z对逆境应答基因的转录调控

1．7 研究目的和意义

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 水稻材料及菌株

2．1．2 质粒

2．1．3 抗体

2．2 实验方法

2．2．1 CTAB法抽提DNA

2．2．2 水稻胚乳DNA的抽提

2．2．3 Trizol法抽提RNA

2．2．4 PCR、反转录和Real-time PCR

2．2．5 载体构建及农杆菌介导的遗传转化

2．2．6 水稻组蛋白的提取

2．2．7 Western blot

2．2．8 染色质免疫沉淀

2．2．9 水稻苗期逆境处理条件

2．3 基因序列分析

3 结果与分析

3．1 水稻H2A．Z及组蛋白重塑因子PIE1、INO80的基本信息

3．2 水稻中H2A．Z及组蛋白变体的重塑因子PIE1、INO80的表达模式分析

3．3 转基因材料表型及鉴定

3．4 OsH2A．Z、OsPIE1和OsINO80对不同胁迫的响应

3．4．1 OsH2A．Z、OsPIE1、OsINO80对激素、非生物逆境胁迫的响应

3．4．2 OsH2A．Z、OsPIE1、OsINO80对盐胁迫的响应

3．5 H2A．Z调节的盐胁迫响应基因

4 讨论

4．1 H2A．Z在逆境中可能的生物学意义

4．2 SWR1和INO80染色质修饰因子复合物在逆境中可能的生物学功能

参考文献

附录

致谢