论文摘要
在逆境胁迫条件下,植物缩短生育期,提前花发育是适应逆境胁迫机制中的一种方式。植物响应逆境胁迫最常见的结果是产生ROS,研究发现,ROS可作为信号分子参与细胞过程的信号转导,从而调控一些重要的细胞活动和植物生理过程。因此,活性氧在植物花芽分化过程中起着重要作用。为了探讨活性氧对植物开花的调控机制,本研究以拟南芥为实验材料,通过盆栽实验,进行喷施H2O2溶液处理,研究外源H2O2对拟南芥活性氧代谢、开花基因转录表达、基因甲基化变化以及对花芽分化的影响,研究结果如下:（1）外源H2O2的喷施处理使试验组拟南芥体内活性氧过氧化氢和超氧阴离子含量快速升高,显著高于对照组,改变了植株体内氧化平衡状态,内源活性氧作为信号分子激活下游一系列转录因子调控拟南芥的生长发育。（2）通过对试验组和对照组植株表型上的记录统计,结果显示试验组现蕾、抽薹均早于对照组,试验组现蕾率和抽薹率均高于对照组,试验组抽薹时形成的叶片总数显著低于对照组,同时试验组植株株高显著低于对照组,成熟果荚显著小于对照组。说明外源H2O2加快了拟南芥从营养生长向生殖生长的转变,促使拟南芥提前完成生命周期,同时也影响植株和器官生长。（3）拟南芥开花相关基因表达分析显示,喷施H2O2促进了开花整合基因正调控因子FT、SOC1和LFY的表达,抑制了开花抑制基因FLC的表达,外源外源H2O2喷施8d后差异显著,与形态学观察的基本一致。表明本实验中喷施过氧化氢8d为试验组花芽分化的关键点,是拟南芥从营养生长转变为生殖生长的重要时期。说明了活性氧作为信号分子参与了开花途径的基因调控。（4）通过荧光定量PCR分析试验组甲基化胞嘧啶甲基转移酶MET1、MET2,域重排甲基转移酶DRM2,染色质甲基转移酶CMT3的基因表达显著降低。HPLC对总DNA甲基化水平分析显示试验组的总DNA甲基化水平显著低于对照组,与甲基转移酶基因的表达趋势一致,处理8d时试验组甲基化水平显著下降,而对照组在10d时上升到最高水平,显著高于试验组,说明8d是本实验中试验组花芽分化的关键时期,与开花基因的表达情况和花芽分化观察结果一致。通过MethylTarget测序技术对处理8d-12d的拟南芥开花素基因FT、开花抑制基因FLC上游启动子区1500bp甲基化富集位点进行测序分析,结果显示试验组开花抑制基因FLC的总甲基化程度高于对照组,而试验组FT的总的甲基化水平低于对照组,说明H2O2的处理促进拟南芥成花转变过程中,一方面通过提高拟南芥开花抑制基因FLC甲基化水平,降低FLC的表达,解除FLC对下游开花正调控因子的抑制,同时也降低开花素基因FT的甲基化水平促进其表达,从而促进拟南芥提前花启动。FLC和FT对过氧化氢的响应区域主要在FLC启动子区域的第三分析片段和FT启动子区域的第三分析片段,而响应活性氧信号的机制还需进一步深入研究。实验结果表明H2O2对拟南芥花芽分化的促进有基因的甲基化修饰表观遗传调控途径。（5）通过外源H2O2处理8d-10d的拟南芥茎尖的转录组测序,筛选到差异表达表达基因27416个,其中显著差异表达基因302个,上调基因有178个,下调基因有124个。许多转录因子和甲基转移酶的表达水平发生明显变化。通过GO和KEGG Pathway功能富集到与活性氧信号转达及成花诱导相关的差异表达基因和途径,进一步了解了活性氧应答的开花相关基因的转录调控的可能途径,为后续将转录组与甲基化分析相结合探讨H2O2调控拟南芥花发育的机制提供可靠的实验依据。本实验结合茎尖解剖结构观察、转录组测序分析、总DNA甲基化和FLC、FT基因甲基化检测,综合分析了外源H2O2处理下基因转录表达与DNA甲基化修饰变化对拟南芥成花转变的影响,为深入探讨活性氧调控拟南芥成花转变的调控机制和调控通路提供了一定的理论参考和实验依据。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 王宁
导师: 岳彩鹏
关键词: 外源,花芽分化,甲基化,转录组测序
来源: 郑州大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学,生物学
单位: 郑州大学
分类号: Q943.2
总页数: 93
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