组蛋白修饰和DNA甲基化调控水稻发育的表观遗传机制研究
发布时间：2021-12-23 07:34
表观修饰在维持真核生物基因组稳定、调控基因表达等方面发挥了重要作用。作为主要粮食作物的水稻,其各器官（如根、叶和穗）发育过程中的表观调控机制及其与基因表达的关系的认知还有待完善,表观修饰之间之间的相互关系还不是很清楚。本文分别将从以下三个方面探究了表观修饰（组蛋白修饰和DNA甲基化）之间的内在关系,并深入探讨了它们在调控水稻基因表达和发育方面的作用:1.穗原基分生组织（IM,Infloresence Meristem）中组蛋白甲基化与基因表达重编程关系的研究;2.水稻叶片中组蛋白H3K27me3与DNA甲基化修饰在协同抑制功能基因表达方面的研究;3.组蛋白乙酰化修饰在调控水稻冠根发育过程中的作用机制研究。主要研究结果如下:a.水稻穗原基分生组织的活性直接关系到水稻穗发育和粮食产量,但表观修饰是如何调控穗原基分生组织发育和基因表达的还不是很清楚。我们通过高通量数据分析发现,水稻成花转变（由茎顶端分生组织到穗原基分生组织）过程中大量转录因子（如MADS、AP2、AUX/IAA等）、激酶、碳代谢、蛋白合成等相关基因的表达量上调或改变,而组蛋白修饰H3K27me3/H3K4me3的相对变化比例...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
真核生物染色质(MaleszewskaandKaminska2013)
白作为核小体的核心成份，是一类进化上氨基酸序列非常保守的碱性蛋N 末端的赖氨酸、精氨酸、丝氨酸等残基上可以发生多种多样的共价修乙酰化修饰、甲基化修饰、磷酸化修饰和单泛素化修饰等（图 2）。组观调控的重要方式和途径，其残基上的修饰状态直接影响了 DNA 和状态，进而影响了染色质的松弛程度并调控了基因的表达。组蛋白修的排布是有一定规律性的，基因表达激活标志 H3K4me3（组蛋白 H3三甲基化）和 H3K9ace（组蛋白 H3 第 9 位赖氨酸乙酰化）主要分布因的转录起始位点（TSS, transcriptional start site），而基因表达抑制e3（组蛋白 H3 第 27 位赖氨酸三甲基化）则主要分布在非转座子基因的因的躯干）区域，这三种修饰几乎不分布在转座子基因上。作为异染H3K9me2（H3 第 9 位赖氨酸二甲基化）则大量分布在转座子基因上（ al 2008; Tan et al 2016)。
图 3 H3K4me3、H3K27me3、H3K9ac 和 DNA 甲基化修饰在基因上的分布(He et al 2010)Fig.3 Distribution of H3K4me3, H3K27me3, H3K9ac, and DNA methylation in gene body and 2kilobase 5’or 3’ region (He et al 2010)1.2.1 组蛋白乙酰化修饰组蛋白乙酰化是最早被研究的一类组蛋白修饰。生物体中组蛋白的乙酰化和去乙酰化是一个动态调节的过程，分别由组蛋白乙酰转移酶（HAT, histonacetyltransferase）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC, histone deacetylase）来催化。一般认为，组蛋白乙酰化有利于 DNA 与组蛋白八聚体的解离，松弛核小体结构，是基因表达激活的标志，而组蛋白的去乙酰化则反之。组蛋白乙酰化反应多发生在核心组蛋白 H3 或 H4 氮端碱性氨基酸集中区的赖氨酸（Lysine，缩写：K）残基上，其
本文编号：3548070
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
真核生物染色质(MaleszewskaandKaminska2013)
白作为核小体的核心成份，是一类进化上氨基酸序列非常保守的碱性蛋N 末端的赖氨酸、精氨酸、丝氨酸等残基上可以发生多种多样的共价修乙酰化修饰、甲基化修饰、磷酸化修饰和单泛素化修饰等（图 2）。组观调控的重要方式和途径，其残基上的修饰状态直接影响了 DNA 和状态，进而影响了染色质的松弛程度并调控了基因的表达。组蛋白修的排布是有一定规律性的，基因表达激活标志 H3K4me3（组蛋白 H3三甲基化）和 H3K9ace（组蛋白 H3 第 9 位赖氨酸乙酰化）主要分布因的转录起始位点（TSS, transcriptional start site），而基因表达抑制e3（组蛋白 H3 第 27 位赖氨酸三甲基化）则主要分布在非转座子基因的因的躯干）区域，这三种修饰几乎不分布在转座子基因上。作为异染H3K9me2（H3 第 9 位赖氨酸二甲基化）则大量分布在转座子基因上（ al 2008; Tan et al 2016)。
图 3 H3K4me3、H3K27me3、H3K9ac 和 DNA 甲基化修饰在基因上的分布(He et al 2010)Fig.3 Distribution of H3K4me3, H3K27me3, H3K9ac, and DNA methylation in gene body and 2kilobase 5’or 3’ region (He et al 2010)1.2.1 组蛋白乙酰化修饰组蛋白乙酰化是最早被研究的一类组蛋白修饰。生物体中组蛋白的乙酰化和去乙酰化是一个动态调节的过程，分别由组蛋白乙酰转移酶（HAT, histonacetyltransferase）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC, histone deacetylase）来催化。一般认为，组蛋白乙酰化有利于 DNA 与组蛋白八聚体的解离，松弛核小体结构，是基因表达激活的标志，而组蛋白的去乙酰化则反之。组蛋白乙酰化反应多发生在核心组蛋白 H3 或 H4 氮端碱性氨基酸集中区的赖氨酸（Lysine，缩写：K）残基上，其
本文编号：3548070
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