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不同棉种间组蛋白乙酰转移酶和组蛋白脱乙酰化酶差异分析

作　者: 李刚
导　师: 冯宗云；杜雄明
学　校: 四川农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 棉花表观遗传学 RT-PCR 组蛋白乙酰转移酶组蛋白去乙酰化酶
分类号: S562
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

表观遗传学是指在DNA序列不变的情况下,在碱基序列外的各种修饰和与之相关的各种蛋白质或RNA的协同作用下,调控基因表达,以完成生命周期或适应环境变化,而且还能在世代之间传递。与基因突变一样,表观遗传修饰也会引起细胞、组织、器官,乃至整个机体的结构和功能改变,甚至导致疾病的发生。组蛋白修饰酶类重塑复合物通过共价修饰组蛋白来影响转录。目前己知的修饰包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP核糖基化等。尤其是乙酰化修饰作用在染色质结构的改变和转录调控方面发挥着重要的作用。组蛋白乙酰转移酶(HATs)通过对核心组蛋白进行乙酰化修饰来调节组蛋白的乙酰化水平,从而调控基因的转录,参与基因的表达,并由此介导基因的激活或沉默。组蛋白的高乙酰化通常与基因活化相联,而组蛋白的低乙酰化往往与基因活性的抑制密切相关。本文以草棉(G.herbaceum)、亚洲棉(G.arboreum)、海岛棉(G. barbadense)和陆地棉(G. hirsutum)四大栽培棉种为材料研究,通过RT-PCR和序列分析技术,研究了组蛋白乙酰转移酶HAT基因和组蛋白去乙酰化酶HDAC基因在不同棉种间和同一棉种不同生育期的表达差异。主要得出以下结论：1.染色体组数目相同的棉种间,同一生长期它们的组蛋白乙酰转移酶(HAT1、HAT2)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC1、HDAC2)的表达量相同。2.在不同棉种中,HAT1基因在苗期、花蕾期和吐絮期的表达量都是四倍体棉种大于二倍体棉种；HAT2基因则与此相反,在这三个时期都是在二倍体棉种中的表达量明显高于四倍体棉种。HDAC1和HDAC2基因在二倍体棉种和四倍体棉种的苗期、花蕾期和吐絮期中的表达量都一致,相差很小。这说明组蛋白乙酰转移酶基因(HAT1,HAT2)与植物的多倍性有关,而且,HAT1在倍性高的棉种中表达量高,而HAT2倍性低的棉种中表达量高；但组蛋白去乙酰化酶基因(HDAC1,HDAC2)与植物的多倍性没有关系。3.在不同时期,HAT1基因在四倍体棉种的苗期和花蕾期表达量一致,变化不大,但在二倍体棉种中在苗期表达量较高,在花蕾期时逐渐减少。HAT2基因在四倍体和二倍体中棉种中都是苗期的表达量大于花蕾期的表达量。HDAC1和和HDAC2基因在四倍体和二倍体棉种中的表达量都是花蕾期大于苗期。这说明组蛋白去乙酰化酶基因(HDAC1,HDAC2)的表达量与生育进程有关,在生育前期表达量较低,在生育盛期较高,但组蛋白乙酰转移酶基因HAT2却相反,在生育前期较高,生育盛期较低。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章文献综述  10-25
  1.1 组蛋白与真核生物染色质结构  10-11
  1.2 核小体重塑复合物在真核生物转录调控中的作用  11-15
    1.2.1 依赖ATP的重塑复合物与核小体重塑  11-12
    1.2.2 组蛋白修饰酶类重塑复合物  12-13
    1.2.3 核小体重塑复合物对真核基因转录调控的机制  13-14
    1.2.4 组蛋白密码  14-15
  1.3 组蛋白乙酰化修饰在染色体结构重塑中的作用  15-16
    1.3.1 组蛋白乙酰化修饰与基因转录的关系  15
    1.3.2 组蛋白乙酰化修饰的作用机制  15-16
  1.4 与组蛋白乙酰化相关的酶及复合体  16-20
    1.4.1 组蛋白乙酰基转移酶及其复合体  16-18
    1.4.2 组蛋白去乙酰化酶及其复合体  18-20
  1.5 组蛋白乙酰基转移酶的功能  20-23
    1.5.1 参与基因的转录激活和延伸  20-21
    1.5.2 参与细胞周期进程  21
    1.5.3 参与染色质组装  21-22
    1.5.4 参与基因沉默  22
    1.5.5 参与信号转导过程  22
    1.5.6 参与DNA拼接、复制和损伤后修复  22-23
    1.5.7 基因组整体水平的乙酰化  23
  1.6 组蛋白去乙酰化酶的功能  23-24
    1.6.1 参与基因转录调控  23
    1.6.2 参与细胞周期进程  23
    1.6.3 导致异染色质区的形成  23-24
    1.6.4 参与细胞老化过程  24
  1.7 本研究背景、目的和意义  24-25
第二章材料与方法  25-35
  2.1 材料  25
    2.1.1 植物材料准备  25
    2.1.2 分析材料取样  25
    2.1.3 试剂  25
  2.2 试验设备  25-26
  2.3 试验方法  26-35
    2.3.1 农艺性状调查和分析  26-27
    2.3.2 RNA提取  27-29
    2.3.3 RT-PCR扩增分析  29-31
    2.3.4 PCR产物的回收与纯化  31-32
    2.3.5 PCR产物的连接、转化与测序  32-35
第三章结果与分析  35-50
  3.1 不同类型栽培棉种质表型性状分析  35-41
    3.1.1 不同种质的表型性状差异  35
    3.1.2 不同类型种质的铃重、衣分及其纤维品质性状差异  35-37
    3.1.3 表型性状的方差分析  37-39
    3.1.4 不同种质的表型性状遗传距离及其聚类分析  39-41
  3.2 RNA质量分析  41-43
  3.3 合成CDNA质量的检测分析  43
  3.4 引物设计分析  43-44
  3.5 RT-PCR表达分析  44-48
    3.5.1 同一生育期陆地棉与海岛棉间RT-PCR分析  44
    3.5.2 同一生育期亚洲棉与草棉间RT-PCR分析  44-45
    3.5.3 不同棉种RT-PCR分析  45-47
    3.5.4 同一棉种不同生育期RT-PCR分析  47-48
  3.6 测序结果分析  48
  3.7 小结  48-50
第四章讨论与展望  50-53
  4.1 组蛋白乙酰化修饰酶基因与植物多倍性有关  50-51
  4.2 组蛋白乙酰化修饰酶基因与植物生育进程的关系  51
  4.4 总结与展望  51-53
参考文献  53-59
致谢  59-60
附录  60-64
硕士期间发表的论文  64

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