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作者： duncan kiragu gichuki 中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)

学位级别：硕士

方茎白粉藤(Cissus quadrangularis L.)属于葡萄科(Vitaceae)白粉藤属,是多年生藤本植物,茎多肉,广泛分布于非洲和南亚等干旱和半干旱地区。过去方茎白粉藤的植株或根茎一直作为药物被广泛用于人类和动物的疾病治疗。近年其整株或部分... 详细信息

方茎白粉藤(Cissus quadrangularis L.)属于葡萄科(Vitaceae)白粉藤属,是多年生藤本植物,茎多肉,广泛分布于非洲和南亚等干旱和半干旱地区。过去方茎白粉藤的植株或根茎一直作为药物被广泛用于人类和动物的疾病治疗。近年其整株或部分组织的提取物也被用于医疗和保健。同时该植物的茎也是生产天然纤维的潜在原材料。虽然该植物在分布区被广泛利用,但是对于它的细胞遗传学相关研究却鲜见报道。本研究以方茎白粉藤为主要研究材料,确定了其基因组大小和染色体数目,并利用二代测序(NGS)数据和生物信息学分析初步揭示了其基因组重复序列的特征。获得的主要结果如下;1.利用流式细胞仪评估了方茎白粉藤的基因组大小。以萝卜作为标准参照物,绘制荧光直方图(CV值小于5)。依据萝卜基因组大小和峰值读数,估算方茎白粉藤基因组大小约为2C=1.410 pg。与白粉属目前已经报道了基因组大小的其他成员相比,方茎白粉藤的基因组增加了一倍,推测可能与其进化过程中的加倍事件有关。2.以根尖为材料,采用荧光显微镜结合DAPI染色法对方茎白粉藤的染色体进行计数。由于其染色体较小,仅观察到两对染色体上的着丝粒。计数结果表明方茎白粉藤的染色体数目为2n=48。考虑到白粉藤属植物已报道的染色体基数(n=11或n=12)和其他成员已鉴定的染色体数目,加之可识别着丝粒的两对大染色体,我们推测方茎白粉藤为四倍体。3.使用改良后CTAB法从方茎白粉藤新鲜叶中提取了 DNA。通过低通量基因组测序和生物信息学分析初步揭示了方茎白粉藤的基因组组成。发现方茎白粉藤基因组由大约52%的重复序列和48%的非重复序列组成。对重复元件的注释表明长末端重复序列(LTR-反转录转座子)是其主要组分,约占重复元件的40%。对LTR的注释表明其主要由两个LTR超家族:Copia和Gypsy组成。基因组重复序列比较分析表明方茎白粉藤与其起源关系较近的葡萄属欧亚种葡萄(Vitis vinifera)之间差异显著,推测这种差异可能是由长期分化过程中的多倍化或全基因组复制等事件导致的。

关键词：方茎白粉藤基因组大小染色体数目重复序列长末端重复

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Genome-wide profiling of histone H3 lysine 27 trimethylation and its modification in response to chilling stress in grapevine leaves

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Horticultural Plant Journal 2023年第3期9卷 496-508页

作者： Zhenfei Zhu Qingyun Li duncan kiragu gichuki Yujun Hou Yuanshuang Liu Huimin Zhou Chen Xu Linchuan Fang Linzhong Gong Beibei Zheng Wei Duan Peige Fan Qingfeng Wang Haiping Xin Key Laboratory of Plant Germplasm Enhancement and Specialty Agriculture Core Botanical Gardens/Wuhan Botanical GardenChinese Academy of SciencesWuhanHubei430074China Sino-Africa Joint Research Center Chinese Academy of SciencesWuhanHubei430074China Key Laboratory of Plant Resources Institute of BotanyChinese Academy of ScienceBeijing100093China Institute of Fruit and Tea Hubei Academy of Agricultural SciencesWuhanHubei430064China University of Chinese Academy of Sciences Beijing100049China Wuhan Academy of Agricultural Sciences WuhanHubei430074China

Histone H3 lysine 27 trimethylation(H3K27me3) is a histone modification associated with transcriptional repression. However, insights into the genome-wide pattern of H3K27me3 in grapevines are limited. Here, anti-H3K27 chromatin immunoprecipitation(ChIP), high-throughput sequencing, and transcriptome analysis were performed using leaves of Vitis amurensis. The leaves were treated at 4°C for 2 h and 24 h and used to investigate changes in H3K27me3 under chilling treatment. The results show that H3K27me3 is well-distributed both in gene regions(-50%) and in the intergenic region(-50%) in the grapevine genome(Vitis vinifera ‘Pinot Noir PN40024'). H3K27me3 was found to be localized in8 368 annotated gene regions in all detected samples(leaves at normal temperature and under chilling treatments) and mainly enriched in gene bodies with the adjacent promoter and downstream areas. The short-term chilling treatments(4°C for 2 h) induced 2 793 gains and 305losses in H3K27me3 modification. Subsequently, 97.3% of the alterations were restored to original levels after 24 h treatment. The ChIP-qPCR for five differential peaks showed similar results to the data for ChIP-seq, indicating that the chilling-induced H3K27me3 modification is *** analysis of transcriptome and ChIP-seq results showed that the expression of H3K27me3 target genes was significantly lower than those of non-target genes, indicating transcriptional repression of H3K27me3 in grapevine leaves. Furthermore, histone methylation alterations were detected in 82 genes and were related to either repression or activation of their expression during chilling stress. The findings provide the genome-wide H3K27me3 patterns in grapevines and shed light on uncovering its regulation in chilling stress responses.

关键词： Vitis amurensis Histone modification H3K27me3 Chilling stress

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