空间飞行诱导的拟南芥野生型及其pin2和ttg1a突变体基因组甲基化变化特征
发布时间：2021-05-18 01:18
表观遗传机制参与植物的生长发育和抗逆性调控。辐射和微重力是空间环境中的两个重要胁迫因素,二者在空间生物学效应中的相互作用一直是该领域的研究重点。前期研究利用空间飞行,地面模拟处理线虫和拟南芥等模式生物,发现DNA损伤响应通路相关功能基因的表达受辐射和微重力的协同影响,同时也受生物体对重力和辐射的敏感性的影响。但表观遗传机制是如何参与其中尚不清楚。为进一步研究表观遗传机制在辐射和微重力效应中的调控作用,本研究将拟南芥野生型、重力信号传递缺陷型（pin2）突变体及辐射敏感（ttg1a）突变体的种子搭载于实践十号卫星上,进行了 303h的空间飞行,返回地面保存1062天后（观察空间飞行引起的慢性效应）进行种植,观察了拟南芥种子的生长发育性状,并通过高通量测序技术,对发育到营养生长期的叶片的基因组进行甲基化测序和转录组分析。研究结果表明,3种拟南芥的发芽势,发芽率,根长,根尖偏转角和光合特性（Fv/Fm）与对照组相比已无明显变化。整体基因组甲基化水平的研究结果表明,空间飞行后野生型的CHG和CHH甲基化水平分别升高1.2%、1.8%,而CG甲基化水平则降低1.1%。pin2突变体CG和CHG均...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
1 绪论
1.1 空间环境及其生物学效应概述
1.1.1 空间辐射环境
1.1.2 空间微重力环境
1.1.3 空间环境生物学效应
1.2 辐射与微重力效应的相互作用
1.3 表观遗传学与DNA甲基化
1.3.1 植物表观遗传学
1.3.2 植物中的DNA甲基化
1.3.3 DNA甲基化的功能
1.3.4 辐射对DNA甲基化的影响
1.4 全基因组甲基化分析技术和分析方法的优势
1.4.1 酶切法
1.4.2 亲和富集法
1.4.3 亚硫酸氢盐转化法
1.5 本研究工作基础
1.5.1 空间辐射和微重力协同效应研究进展
1.5.2 拟南芥及其突变体研究空间辐射和微重力协同效应的优势
1.6 研究内容及目的意义
2 材料和方法
2.1 实验材料及仪器试剂
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验试剂
2.2 实验方法
2.2.1 拟南芥种子的空间飞行处理
2.2.2 拟南芥种植
2.2.3 种子活力测定
2.2.4 主根根长、根尖偏转角和Fv/Fm的测定
2.2.5 全基因组DNA甲基化测序
2.2.6 转录组测序分析
3 结果
3.1 空间飞行对3种拟南芥种子生长发育的影响
3.1.1 空间飞行对拟南芥种子萌发的影响
3.1.2 空间飞行对拟南芥主根发育的影响
3.1.3 空间飞行对拟南芥Fv/Fm的影响
3.1.4 小结
3.2 空间飞行对3种拟南芥整体基因组DNA甲基化水平的影响
3.2.1 全基因组DNA甲基化测序数据质量结果分析
3.2.2 空间飞行后拟南芥不同序列环境平均甲基化水平
3.2.3 空间飞行后拟南芥整体甲基化水平差异分析
3.2.4 拟南芥基因功能区域甲基化水平分析
3.2.5 拟南芥基因上下游甲基化水平
3.2.6 小结
3.3 空间飞行引起的3种拟南芥差异甲基化区域分析
3.3.1 差异甲基化区域数量分析
3.3.2 DMR锚定区域分布分析
3.3.3 DMR相关基因数量分析
3.3.4 DMR相关基因表达情况分析
3.3.5 小结
3.4 3种拟南芥DMR相关基因的功能分析
3.4.1 野生型拟南芥DMR基因GO富集分析
3.4.2 pin2突变体DMR基因GO富集分析
3.4.3 ttg1a突变体DMR基因GO富集分析
3.4.4 小结
3.5 3种拟南芥DMR相关基因参与的生物途径分析
3.5.1 野生型拟南芥DMR基因KEGG富集分析
3.5.2 pin2突变体DMR基因KEGG富集分析
3.5.3 ttg1a突变体DMR基因KEGG富集分析
3.5.4 小结
4 讨论
4.1 空间辐射与微重力的生物学效应
4.2 空间环境对植物种子生长发育的影响
4.3 空间飞行对拟南芥基因组DNA甲基化水平的影响
4.4 空间飞行引起的差异甲基化区域
结论与展望
参考文献
附录A 拟南芥7天主根示意图
附录B DNA和RNA琼脂糖凝胶电泳检测结果
附录C GO分析显著富集条目
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号：3192828
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
1 绪论
1.1 空间环境及其生物学效应概述
1.1.1 空间辐射环境
1.1.2 空间微重力环境
1.1.3 空间环境生物学效应
1.2 辐射与微重力效应的相互作用
1.3 表观遗传学与DNA甲基化
1.3.1 植物表观遗传学
1.3.2 植物中的DNA甲基化
1.3.3 DNA甲基化的功能
1.3.4 辐射对DNA甲基化的影响
1.4 全基因组甲基化分析技术和分析方法的优势
1.4.1 酶切法
1.4.2 亲和富集法
1.4.3 亚硫酸氢盐转化法
1.5 本研究工作基础
1.5.1 空间辐射和微重力协同效应研究进展
1.5.2 拟南芥及其突变体研究空间辐射和微重力协同效应的优势
1.6 研究内容及目的意义
2 材料和方法
2.1 实验材料及仪器试剂
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验试剂
2.2 实验方法
2.2.1 拟南芥种子的空间飞行处理
2.2.2 拟南芥种植
2.2.3 种子活力测定
2.2.4 主根根长、根尖偏转角和Fv/Fm的测定
2.2.5 全基因组DNA甲基化测序
2.2.6 转录组测序分析
3 结果
3.1 空间飞行对3种拟南芥种子生长发育的影响
3.1.1 空间飞行对拟南芥种子萌发的影响
3.1.2 空间飞行对拟南芥主根发育的影响
3.1.3 空间飞行对拟南芥Fv/Fm的影响
3.1.4 小结
3.2 空间飞行对3种拟南芥整体基因组DNA甲基化水平的影响
3.2.1 全基因组DNA甲基化测序数据质量结果分析
3.2.2 空间飞行后拟南芥不同序列环境平均甲基化水平
3.2.3 空间飞行后拟南芥整体甲基化水平差异分析
3.2.4 拟南芥基因功能区域甲基化水平分析
3.2.5 拟南芥基因上下游甲基化水平
3.2.6 小结
3.3 空间飞行引起的3种拟南芥差异甲基化区域分析
3.3.1 差异甲基化区域数量分析
3.3.2 DMR锚定区域分布分析
3.3.3 DMR相关基因数量分析
3.3.4 DMR相关基因表达情况分析
3.3.5 小结
3.4 3种拟南芥DMR相关基因的功能分析
3.4.1 野生型拟南芥DMR基因GO富集分析
3.4.2 pin2突变体DMR基因GO富集分析
3.4.3 ttg1a突变体DMR基因GO富集分析
3.4.4 小结
3.5 3种拟南芥DMR相关基因参与的生物途径分析
3.5.1 野生型拟南芥DMR基因KEGG富集分析
3.5.2 pin2突变体DMR基因KEGG富集分析
3.5.3 ttg1a突变体DMR基因KEGG富集分析
3.5.4 小结
4 讨论
4.1 空间辐射与微重力的生物学效应
4.2 空间环境对植物种子生长发育的影响
4.3 空间飞行对拟南芥基因组DNA甲基化水平的影响
4.4 空间飞行引起的差异甲基化区域
结论与展望
参考文献
附录A 拟南芥7天主根示意图
附录B DNA和RNA琼脂糖凝胶电泳检测结果
附录C GO分析显著富集条目
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号：3192828
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