水稻武香S育性转换中全基因组甲基化和蛋白质组学研究
发布时间：2022-01-14 08:43
光温敏核不育（Photoperiod-thermo-sensitive genic male sterile,PTGMS）水稻武香S（Wuxiang S,WXS）的育性转变受环境条件（例如温度和日长）的影响。在两系杂交水稻中这种影响是普遍的,但是从蛋白质组学以及基因组水平上来探讨其育性转换的分子基础,目前还未见有详细的研究报道。为此,本研究以武香S育性转变关键时期的幼穗为材料,通过比较育性转变前后的蛋白质组学、以及蛋白质组学与转录组学结合分析和全基因组甲基化研究的比较分析,来探索光温敏核不育水稻育性转换的分子机制和蛋白调控网络机制。本研究主要的实验结果如下:1、利用iTRAQ定量蛋白质组学技术,以武香S的花粉母细胞形成期（P2）和减数分裂期（P3）的幼穗为材料,研究了武香S在这两个育性转变关键时期的蛋白质表达谱。结果表明,在不育株WXS（S）（S,Sterility）和可育株WXS（F）（F,Fertility）育性转变关键时期共鉴定到340个差异蛋白（differentially expresssd proteins,DEPs）,其中在花粉母细胞形成期（P2）SP2 vs.FP2有2...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
RNA指导的DNA甲基化途径（引自(Zhangetal.,2018b)）
图 1-2 DNA 甲基化的维持（引自(Zhang et al., 2018b)）Figure1-2 Maintenance of DNA methylation (cited from Zhang et al., 2018b)1.3.2 水稻光温敏不育系基因组甲基化研究进展Ding 等 (Ding et al., 2012b)以光温敏型雄性不育水稻 NK58S 和 NK58 为材料克隆了一个控制光敏雄性不育基因 psm3，它编码一种长链非编码 RN（LDMAR）。与野生型相比，NK58S 中的 LDMAR 启动子甲基化增加，这降低LDMAR 的表达，从而导致长日照条件下 NK58S 雄性不育。同时发现了有一siRNA (PSI-LDMAR)位于 LDMAR 启动子区域，它在 NK58S 中的表达量远大NK58，表明该 PSI-LDMAR 与 LDMAR 启动子的 DNA 甲基化水平相关，并且过 RdDM（ RNA- directed DNA methylation）机制参与光敏雄性不育的调控，NK58S 在 长 日 照 条 件 下 表 现 为 雄 性 不 育 。 Chen 等 采 用 MSA（Methylation-Sensitive Amplification Polymorphism）法对两种不同条件下PTGMS 水稻 PA64S 的减数分裂期幼穗 DNA 甲基化水平和模式进行分析，发现育株甲基化水平明显高于可育株的甲基化水平，成功获得并注释了 25 个差异扩
表 2-5 数据质控Table 2-5 Statistics of QCClean Data Size(bp)Mapping Rate(%)Average Depth (X)Coverage(%)12683236024 84.34 20.16 82.68610875185628 84.42 17.06 79.5112572207146 84.45 19.84 80.17813160551478 84.62 20.64 80.996覆盖度 C 碱基的有效覆盖率序列大于等于 1，即认为这个 C 碱基被有效覆区域的有效覆盖率就是基因功能元件中被有效覆盖到的C碱基在该基中所占的比例。根据胞嘧啶（C）序列特征可以将其分为三种类CHH（ H 代表 A 或 T 或 C 碱基）。图 2-1 中反映了不同 C 碱基类型的累积分布。在四个样品中，CG 序列的覆盖深度比例均略高于 C。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻光温敏核不育性遗传及分子机理研究进展[J]. 唐立群,肖层林,黎妮,王伟平. 杂交水稻. 2013(01)
[2]Fine mapping and candidate gene prediction of the photoperiod and thermo-sensitive genic male sterile gene pms1（t） in rice[J]. Yuan-fei ZHOU,Xian-yin ZHANG,Qing-zhong XUE (Department of Agronomy,College of Agriculture and Biotechnology,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China). Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology）. 2011(06)
[3]8个籼型水稻环境敏感核不育系的育性转换特性研究（英文）[J]. 牟同敏,曹兵,黄宗洪,杨国才,林尤珍,向关伦. 植物学报. 2001(03)
[4]水稻广亲和温敏不育系株1S的选育及应用[J]. 杨远柱,唐平徕,杨文才,刘爱民,陈运泉,凌文彬,石天宝. 杂交水稻. 2000(02)
[5]水稻新资源籼型两用核不育系绵9S的选育[J]. 王志,吴凡,唐益文,李乾安,赵德明,黄湘. 西南农业学报. 1999(04)
[6]再论光敏核不育水稻育性转换的光温作用模式[J]. 张自国,曾汉来,元生朝,张端品,王本宣,李玉珍. 华中农业大学学报. 1992(01)
[7]晚粳光敏核不育系与常规晚粳品种杂交F1、F2和BF1育性的遗传行为[J]. 靳德明,李泽炳. 华中农业大学学报. 1991(02)
[8]温度敏感型雄性不育水稻的鉴定[J]. 孙宗修,熊振民,闵绍楷,斯华敏. 中国水稻科学. 1989(02)
[9]植物苯丙烷类代谢的生理意义及其调控[J]. 欧阳光察,薛应龙. 植物生理学通讯. 1988(03)
[10]光照诱导湖北光敏感核不育水稻育性转变的敏感期及其发育阶段的探讨[J]. 元生朝,张自国,许传桢. 作物学报. 1988(01)
本文编号：3588189
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
RNA指导的DNA甲基化途径（引自(Zhangetal.,2018b)）
图 1-2 DNA 甲基化的维持（引自(Zhang et al., 2018b)）Figure1-2 Maintenance of DNA methylation (cited from Zhang et al., 2018b)1.3.2 水稻光温敏不育系基因组甲基化研究进展Ding 等 (Ding et al., 2012b)以光温敏型雄性不育水稻 NK58S 和 NK58 为材料克隆了一个控制光敏雄性不育基因 psm3，它编码一种长链非编码 RN（LDMAR）。与野生型相比，NK58S 中的 LDMAR 启动子甲基化增加，这降低LDMAR 的表达，从而导致长日照条件下 NK58S 雄性不育。同时发现了有一siRNA (PSI-LDMAR)位于 LDMAR 启动子区域，它在 NK58S 中的表达量远大NK58，表明该 PSI-LDMAR 与 LDMAR 启动子的 DNA 甲基化水平相关，并且过 RdDM（ RNA- directed DNA methylation）机制参与光敏雄性不育的调控，NK58S 在 长 日 照 条 件 下 表 现 为 雄 性 不 育 。 Chen 等 采 用 MSA（Methylation-Sensitive Amplification Polymorphism）法对两种不同条件下PTGMS 水稻 PA64S 的减数分裂期幼穗 DNA 甲基化水平和模式进行分析，发现育株甲基化水平明显高于可育株的甲基化水平，成功获得并注释了 25 个差异扩
表 2-5 数据质控Table 2-5 Statistics of QCClean Data Size(bp)Mapping Rate(%)Average Depth (X)Coverage(%)12683236024 84.34 20.16 82.68610875185628 84.42 17.06 79.5112572207146 84.45 19.84 80.17813160551478 84.62 20.64 80.996覆盖度 C 碱基的有效覆盖率序列大于等于 1，即认为这个 C 碱基被有效覆区域的有效覆盖率就是基因功能元件中被有效覆盖到的C碱基在该基中所占的比例。根据胞嘧啶（C）序列特征可以将其分为三种类CHH（ H 代表 A 或 T 或 C 碱基）。图 2-1 中反映了不同 C 碱基类型的累积分布。在四个样品中，CG 序列的覆盖深度比例均略高于 C。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻光温敏核不育性遗传及分子机理研究进展[J]. 唐立群,肖层林,黎妮,王伟平. 杂交水稻. 2013(01)
[2]Fine mapping and candidate gene prediction of the photoperiod and thermo-sensitive genic male sterile gene pms1（t） in rice[J]. Yuan-fei ZHOU,Xian-yin ZHANG,Qing-zhong XUE (Department of Agronomy,College of Agriculture and Biotechnology,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China). Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology）. 2011(06)
[3]8个籼型水稻环境敏感核不育系的育性转换特性研究（英文）[J]. 牟同敏,曹兵,黄宗洪,杨国才,林尤珍,向关伦. 植物学报. 2001(03)
[4]水稻广亲和温敏不育系株1S的选育及应用[J]. 杨远柱,唐平徕,杨文才,刘爱民,陈运泉,凌文彬,石天宝. 杂交水稻. 2000(02)
[5]水稻新资源籼型两用核不育系绵9S的选育[J]. 王志,吴凡,唐益文,李乾安,赵德明,黄湘. 西南农业学报. 1999(04)
[6]再论光敏核不育水稻育性转换的光温作用模式[J]. 张自国,曾汉来,元生朝,张端品,王本宣,李玉珍. 华中农业大学学报. 1992(01)
[7]晚粳光敏核不育系与常规晚粳品种杂交F1、F2和BF1育性的遗传行为[J]. 靳德明,李泽炳. 华中农业大学学报. 1991(02)
[8]温度敏感型雄性不育水稻的鉴定[J]. 孙宗修,熊振民,闵绍楷,斯华敏. 中国水稻科学. 1989(02)
[9]植物苯丙烷类代谢的生理意义及其调控[J]. 欧阳光察,薛应龙. 植物生理学通讯. 1988(03)
[10]光照诱导湖北光敏感核不育水稻育性转变的敏感期及其发育阶段的探讨[J]. 元生朝,张自国,许传桢. 作物学报. 1988(01)
本文编号：3588189
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