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种子 2003年第4期22卷 26-28页

作者：古红梅刘怀攀周口师范学院生物系河南周口466000

文中对亚精胺 (spermidine ,Spd)在耐冷性不同的小麦品种中的作用进行了研究。研究发现 ,耐冷品种周麦 16号在冷胁迫处理时 ,其叶片中的Spd含量明显大于不耐冷的温麦 6号。用Spd合成的抑制剂MGBG处理周麦 16号 ,则导致Spd含量下降和耐... 详细信息

文中对亚精胺 (spermidine ,Spd)在耐冷性不同的小麦品种中的作用进行了研究。研究发现 ,耐冷品种周麦 16号在冷胁迫处理时 ,其叶片中的Spd含量明显大于不耐冷的温麦 6号。用Spd合成的抑制剂MGBG处理周麦 16号 ,则导致Spd含量下降和耐冷性降低 ,外源Spd又可逆转MGBG对周麦 16号在冷胁迫下的伤害。外源Spd可以明显提高温麦 6号的叶片内Spd含量 ,并相应提高其耐冷性。以上结果表明 ,冷胁迫下 ,Spd可以提高小麦幼苗的耐冷性。

关键词：亚精胺小麦幼苗耐冷性影响因素品种冷胁迫处理

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水稻冷胁迫下全基因组R-loop位点的鉴定及其与冷诱导差异基因表达的关系研究

水稻冷胁迫下全基因组R-loop位点的鉴定及其与冷诱导差异基因表达...

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作者：高静静南京农业大学

学位级别：硕士

R-loop是一种广泛存在于生物体基因组内的三链核酸结构,由DNA:RNA杂合双链和一条被置换出来的DNA单链组成。R-loop结构会对动植物基因组中一系列生物学过程产生影响。例如,导致人体基因组的不稳定、增加人类癌症风险、造成DNA双链断裂... 详细信息

R-loop是一种广泛存在于生物体基因组内的三链核酸结构,由DNA:RNA杂合双链和一条被置换出来的DNA单链组成。R-loop结构会对动植物基因组中一系列生物学过程产生影响。例如,导致人体基因组的不稳定、增加人类癌症风险、造成DNA双链断裂、影响基因转录、调控植物开花及根系的生长等。目前,与人和动物的研究相比,R-loop在植物中的研究十分有限,有待进一步的展开。已有的研究结果表明,冷或低温胁迫会对作物正常的生长发育产生严重的影响,甚至导致作物减产,从而对粮食的安全生产产生威胁。因此,解析植物响应冷胁迫的表观遗传学分子机制将为作物抗冷分子育种提供理论参考。本实验室前期研究结果表明,水稻基因组中R-loop结构对基因表达具有双重调节作用,但R-loop结构在是否影响或如何影响基因表达,及如何参与水稻对冷胁迫的响应等方面还未见报道。因此,研究R-loop介导冷胁迫的分子机制,一方面有利于加深人们对植物响应冷胁迫的分子机制的认识,另一方面将有利于丰富植物R-loop生物学功能,对基于R-loop的作物抗逆分子育种提供理论支持。本研究以常温生长的水稻日本晴为对照、4℃处理一天的同时期幼苗为研究对象。首先,本研究鉴定了冷处理对水稻基因组R-loop位点分布及其序列特征的影响;其次,分析了水稻冷处理引起的差异R-loop位点与差异表达基因的关系;最后,构建了冷诱导的基因共表达调控网络和冷诱导R-loop相关的差异转录因子调控网络,进行加权基因共表达网络分析(WGCNA)。本研究的主要研究结果如下:1.与对照相比,冷处理导致水稻基因组中产生17,103个新的R-loop位点出现,6,809个原有的R-loop位点消失。另外,冷处理后水稻幼苗基因组中R-loop位点数量明显增加,并且单个基因上只含有RNA链与基因转录的方向同向的R-loop(SO-R-loop)和单个基因上只含有RNA链与基因转录的方向反向的R-loop(ASO-R-loop)两种情况的位点分布数量在启动子和外显子区的分布比例明显降低。在差异变化的R-loop位点中,与冷处理组相比R-loop位点数量升高的对照组中的R-loop位点数量(CK-biased R-loop)为4,847,而与对照组相比R-loop位点数量升高的冷处理组中的R-loop位点数量(Cold-biased R-loop)为9,009,比CK-biased R-loop数量多45%左右,在基因组分布上Cold-biased R-loop比CK-biased R-loop在启动子和外显子区所占比例增高。说明冷处理影响了水稻基因组中R-loop的稳定性和动态分布,也暗示了R-loop动态变化可能与水稻的冷胁迫响应有关。2.与对照相比较,ASO-R-loop、SO-R-loop和同时含有RNA链与基因转录的方向反向和同向的R-loop(S/AS-R-loop)三种亚型R-loop与基因表达的关联分析结果表明,SO-R-loop主要分布于基因区,抑制基因的表达;ASO-R-loop在启动子区对基因的表达有激活作用;S/AS-R-loop对基因表达同时有促进及抑制基因表达的双重作用:在启动子区激活基因表达,在基因区和终止子区抑制基因表达。3.与对照相比,冷处理提高了一些基因区域的R-loop位点的数量,从而使对应区域的GC含量偏移(GC-skew)和AT含量偏移(AT-skew)的总体水平升高,并且增加的R-loop位点形成于高GC区域。冷处理也导致R-loop的序列特征以及相应的motif序列发生变化。4.冷处理后,R-loop相关基因在生物、分子、细胞水平上的基因功能(GO)富集程度发生变化,这表明R-loop可能通过对这部分基因的表达进行调控,从而参与了水稻对冷胁迫的响应这一生理过程。5.冷处理同样引起水稻基因组染色质状态发生动态变化。其中H3K27ac和H4K12ac丰度升高,H3K36me3,H3K4me3,H3K9ac丰度降低。另外,冷处理引起组蛋白修饰与R-loop共分布比例增加了20%,特别是,冷处理增加了R-loop区域组蛋白H3K27ac,H3K36me3,H4K12ac的富集,降低了组蛋白H3K4me3,H3K9ac的富集,这些组蛋白的富集变化与Cold-biased R-loop有关。6.基因共表达分析结果表明,R-loop除直接影响冷诱导相关的基因表达:22.7%(1342/5889),还可通过影响R-loop相关转录因子的表达,从而间接调节冷诱导相关基因的差异表达,11个共表达模块中差异转录因子调控了3006个差异基因,因此,R-loop直接和间接调控冷诱导的差异表达基因的数量为3604,占总差异基因的61%(3604/5889)。特别是,通过转录调控网络,我们又找到5个关键转录因子

关键词： R-loop 基因表达表观修饰水稻冷胁迫处理

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