陆地棉DNA去甲基化酶（GhDME3）基因的克隆和功能分析

发布时间：2021-05-16 20:26

　　棉花是重要的经济作物,盐胁迫和干旱胁迫严重的制约棉花的产量和纤维质量。DNA甲基化和去甲基化是最早发现的表观遗传修饰途径之一,是一种稳定但可逆的表观遗传标记。DNA主动去甲基化需要DNA去甲基化酶的催化和维持,DNA去甲基化酶在植物的生长发育及生物胁迫和非生物胁迫过程中发挥着重要的作用,因此研究DNA去甲基化酶基因在棉花盐胁迫和干旱胁迫中的作用,可为棉花的抗逆育种提供新参考。本研究在全基因组水平上对棉花中DNA去甲基化酶基因家族成员进行鉴定,克隆了陆地棉中编码DNA去甲基化酶的GhDME3基因,分析了GhDME3基因的表达特性及在胁迫条件下的生物学功能。1.利用生物信息学的方法,在陆地棉中鉴定了10个DNA去甲基化酶基因家族成员,命名为GhDME1-GhDME10。基因结构和系统进化发育分析表明,陆地棉中DNA去甲基化酶基因家族被分为ROS1、DME、DML2和DML3四个亚族,并且同一亚族中的基因具有相似的外显子和内含子数。转录组数据分析表明,DNA去甲基化酶基因家族各成员在不同的组织器官中表达量不同,在叶片中的表达量最高。冷胁迫、热胁迫、盐胁迫和干旱胁迫均诱导DNA去甲基化酶基因表... 

【文章来源】：山东农业大学山东省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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符号说明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 表观遗传学
        1.1.1 组蛋白修饰
        1.1.2 非编码RNA
        1.1.3 DNA甲基化及去甲基化
    1.2 DNA去甲基化
        1.2.1 被动去甲基化
        1.2.2 主动去甲基化
    1.3 DNA去甲基化的功能
        1.3.1 DNA去甲基化在植物生长发育中的作用
        1.3.2 植物中DNA去甲基化对胁迫影响
        1.3.3 棉花逆境胁迫下DNA甲基化和去甲基化的研究
    1.4 本研究的目的和意义
2 材料与方法
    2.1 材料与试剂
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株和质粒
        2.1.3 抗生素及药品
        2.1.4 主要试剂
    2.2 试验方法
        2.2.1 DNA去甲基化酶基因家族成员鉴定与分析
        2.2.2 荧光定量检测相对表达量
        2.2.3 VIGS载体构建
        2.2.4 农杆菌介导的棉花VIGS实验
        2.2.5 棉花敲除效率检测
        2.2.6 盐胁迫和干旱胁迫处理后基因沉默棉花的表型鉴定
        2.2.7 相关生理指标测定
        2.2.8 过表达载体构建
        2.2.9 蘸花法转化拟南芥
        2.2.10 筛选拟南芥阳性克隆种子
        2.2.11 转基因拟南芥基因表达分析
        2.2.12 盐胁迫和干旱胁迫下转基因拟南芥的表型鉴定
3 结果与分析
    3.1 陆地棉DNA去甲基化酶基因家族成员鉴定
        3.1.1 陆地棉基因组DNA去甲基化酶基因鉴定
        3.1.2 陆地棉DNA去甲基化酶基因序列分析
        3.1.3 陆地棉DNA去甲基化酶基因系统发育树分析
        3.1.4 陆地棉DNA去甲基化酶基因转录表达谱分析
    3.2 陆地棉DNA去甲基化酶基因表达特性分析
    3.3 陆地棉GhDME3 基因生物信息学分析
    3.4 棉花GhDME3 基因的VIGS植株分子鉴定与表型分析
        3.4.1 陆地棉GhDME3 基因的VIGS载体构建
        3.4.2 阳性对照pTRV:GhCLA1 基因沉默棉花表型
        3.4.3 陆地棉GhDME3 基因沉默表达量检测
        3.4.4 盐胁迫下沉默GhDME3 基因的棉花植株表型鉴定及生理指标测定
        3.4.5 干旱胁迫下GhDME3 基因沉默的棉花植株表型鉴定及生理指标测定
    3.5 拟南芥转化结果分析
        3.5.1 GhDME3 基因的过表达拟南芥载体的构建
        3.5.2 过表达GhDME3 基因的拟南芥阳性植株的筛选
        3.5.3 过表达GhDME3 基因的拟南芥分子鉴定
        3.5.4 盐胁迫和干旱胁迫下转GhDME3 基因拟南芥表型鉴定
4 讨论
    4.1 陆地棉DNA去甲基化酶基因分析
    4.2 VIGS结果分析
    4.3 转基因拟南芥表型分析
5 结论
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]The mechanism and function of active DNA demethylation in plants[J]. Ruie Liu,Zhaobo Lang.  Journal of Integrative Plant Biology. 2020(01)
[2]病毒诱导的基因沉默技术在双子叶植物中的应用研究进展[J]. 张琴琴,纪兆林,朱峰.  河南农业科学. 2020(02)
[3]植物组蛋白赖氨酸甲基化建立过程及其遗传性研究进展[J]. 周伟,王宇,解莉楠.  生物技术通报. 2020(04)
[4]棉花抗旱研究进展[J]. 李腾宇,汤孟玲,曹跃芬,赵燕昊,王中秋,孙晨栋.  江苏农业科学. 2019(20)
[5]Histone modifications and their regulatory roles in plant development and environmental memory[J]. Ting Zhao,Zhenping Zhan,Danhua Jiang.  Journal of Genetics and Genomics. 2019(10)
[6]棉花VIGS病毒载体的构建及其在抗病基因功能鉴定的应用[J]. 李建平,郝晓燕,李琴,高升旗,常晓春,陈勋基,足木热木·吐尔逊,陈果,黄全生.  新疆农业科学. 2018(07)
[7]植物中病毒诱导基因沉默技术的研究与应用进展[J]. 李姣,于宗霞,冯宝民.  分子植物育种. 2019(05)
[8]植物群体表观遗传学研究进展[J]. 刘乐乐,杜宁,裴翠萍,郭卫华.  生态学杂志. 2017(09)
[9]表观遗传变异在植物杂交与多倍化过程中的作用[J]. 李霖锋,刘宝.  生物多样性. 2017(06)
[10]表观遗传学及其研究方法[J]. 朱锋,王旭,刘倩莹,陆启荣,黄德玉,刘振利,戴梦红,袁宗辉.  现代生物医学进展. 2017(12)



本文编号：3190345