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外源水杨酸和过氧化氢诱导水稻基因组发生DNA甲基化变异

翟锦着  
【摘要】: 植物抗病性及其分子机制一直是当今植物生理学、植物病理学及生物化学与分子生物学的热点和焦点问题。近年来,植物抗病分子作用机制研究发展较快。随着细胞生物学、分子遗传学和分子生物学等理论与技术不断发展并逐渐向植物病理学渗透,使人们对植物抗病分子机制的研究逐步深入,人们发现水杨酸(Salicylic acid, SA)和过氧化氢(Peroxide, H2O2)等在植物抗病反应中可能作为信号分子,参与抗病反应信息传递,进而激发植物细胞内的各种防卫反应和产生系统获得性抗性。植物基因组DNA的甲基化变化是真核生物基因表达调控的重要组成部分,也属于表观遗传调控的一方面。研究一定条件下DNA甲基化的变异有助于我们全面的理解真核生物基因表达调控。 本论文基于上述基础,采用水杨酸(SA)和过氧化氢(H2O2)溶液诱导模拟抗逆过程,分别对水稻(cv松前)和其渐渗系材料RZ35、RZ1和RZ2进行了两种梯度为期一周的处理,然后对在该模拟诱导条件下水稻基因组DNA甲基化状态及其变化用Southern和MSAP方法进行了分析。在Southern杂交中,我们用了13个探针(其中包括低拷贝反转座子和某些特异基因)检测,结果发现8个探针发生了明显可见的变异。在MSAP分析中,我们用14对选择性扩增引物在四种材料分别得到条带695条、717条、682条、726条。统计发现诱导模拟抗逆引起了水稻基因组DNA甲基化修饰模式的改变。其中变化率最高的是RZ1中用20mM H2O2处理的一组,占所检测甲基化敏感位点的3.09%。不同处理组DNA甲基化变化情况有所不同。SA处理时,除了RZ2是两种浓度梯度甲基化变异率相同,其余三种材料均是随着浓度增加变异频率也增加;而在H2O2处理组中,RZ35和RZ1是随着浓度增加变异增加,而松前和RZ2是随着浓度增加变异频率下降,这种不同水稻材料之间的变异不一致性说明基因型不同对这两种胁迫的反映不同。根据MSAP结果,我们对25个变化明显的条带进行了克隆、测序。序列结果分析显示所测序列全部一端为EcoRⅠ识别位点,另一端为HpaⅡ/MspⅠ识别位点,即每条带代表一个甲基化位点;进一步对这些序列通过BlastN分析进行了染色体定位,通过BlastX分析进行了初步的功能分析。


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