γ-氨基丁酸对开花关键基因FT和FLC组蛋白甲基化的表观遗传调控

摘要

γ-氨基丁酸(GABA)是调节植物发育的一个重要信号分子，外源GABA能够促进拟南芥提前开花，而FT(FLOWERING LOCUS T)和FLC(FLOWERING LOCUSC)是拟南芥中控制开花关键基因，它们表达受到H3组蛋白甲基化的表观遗传调控。但是GABA和H3组蛋白甲基化的直接调控关系尚未可知。本研究以生长5周的拟南芥叶片为材料，用H3K4me3、H3K27me3和H3K36me3的抗体为特异性的诱饵蛋白，通过染色质免疫共沉淀和PCR技术(CHIP-PCR)，试图阐明GABA对FT和FLC转录起始位点和gene body区域组蛋白甲基化的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴隔天喷施GABA组的开花时间明显比对照组的提前，对照组第一株植物开花的时间是33天，而实验组的是28天，比对照组提前约5天； GABA处理开花后5周的花序长度为38.94 cm，对照组的为26.27 cm，花序长度明显大于对照组(P=0.003)；⑵FT是光周期途径中促进开花的关键因子。CHIP-PCR的结果表明，在FT转录启始位点周围(TSS，-63 bp-+64 bp)，GABA处理后H3K4me3的水平是对照组的1.20倍，差异呈不显著性(P=0.12)；H3K36me3的水平是对照组的2.02倍，差异呈极显著水平(P=0.002)；H3K27me3是一种抑制基因表达的组蛋白修饰。GABA处理后H3K27me3的水平是对照组的0.67倍，无显著差异(P=0.40)；⑶在FTgene body区域(1477 bp-1583 bp)，GABA处理组中H3K4me3的水平是对照组的1.50倍，呈显著性差异(P=0.03)；H3K36me3的水平是对照组的1.26倍，差异呈不显著水平(P=0.37)；H3K27me3的水平是对照组的0.86倍，差异呈不显著水平(P=0.56)；⑷在 FT转录启始位点周围(TSS，-63 bp-+64 bp)，GABA合成酶双突变体gad1-2中H3K4me3的水平是对照组的0.29倍，呈极显著差异(P=0.003)；H3K36me3的水平是对照组的0.31倍，差异呈极显著水平(P=0.007)；H3K27me3的水平是对照组的0.34倍，呈显著性差异(P=0.04)；⑸在FTgene body区域(1477 bp-1583 bp)，GABA合成酶双突变体gad1-2中， H3K4me3的水平是对照组的0.3倍，呈显著差异(P=0.03), H3K36me3的水平是对照组的0.18倍，差异呈显著水平(P=0.008), H3K27me3的水平是对照组的0.48倍，呈显著性差异(P=0.03)；⑹FLC是影响开花的抑制因子。CHIP-PCR的结果表明，在FLC转录启始位点周围(TSS，-54 bp-+58 bp)，GABA处理后H3K4me3的水平是对照组的1.84倍，呈差异显著水平(P=0.04)；H3K36me3的水平是对照组的2.09倍，呈差异性显著(P=0.02);H3K27me3的水平是对照组的1.24倍，差异呈不显著水平(P=0.28)；⑺在FLC转录启始位点周围(TSS，-54 bp-+58 bp)，GABA合成酶双突变体gad1-2中H3K4me3表达是对照组的0.29倍，呈显著性差异(P=0.03)；H3K36me3的表达水平是对照组的0.38倍，呈显著性差异(P=0.034)。H3K27me3的水平是对照组的0.63倍，无显著性差异(P=0.33)；⑻就FT转录启始位点周围(TSS，-63 bp-+64 bp)的组蛋白表观遗传调控而言，外源性GABA主要调节H3K36me3的水平;而在gene body区域(1477 bp-1583 bp)， GABA主要调节H3K4me3的水平；⑼就FLC转录启始位点周围(TSS，-54 bp-+58 bp)，外源性GABA显著提高H3K4me3和H3K36me3的水平；⑽GABA合成酶双突变体gad1-2中，在FT的转录起始位点区域、gene body区域以及FLC的转录起始位点区域，H3K4me3、H3K36me3组蛋白表观遗传修饰都有明显下降。

目录

声明

文中所用缩写全称

第1章 绪 论

1.1表观遗传学

1.2 FT和FLC在开花过程中的作用

1.3γ-氨基丁酸

1.4本论文的研究目的和意义

第2章 GABA促进拟南芥开花的实验证据

2.1 引言

2.2 实验用品

2.3 实验方法

2.4 实验结果与分析

2.5 讨论

第3章 GABA对FT组蛋白修饰的影响

3.1 引言

3.2 实验用品

3.3 实验方法

3.4 实验结果与分析

3.5 讨论

第4章 GABA对FLC组蛋白修饰的影响

4.1 引言

4.2 实验用品

4.3 实验方法

4.4 实验结果与分析

4.5 讨论

第5章 总结

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文、会议摘要