论文部分内容阅读
在植物中,基因印记主要发生在胚乳组织。尽管很多研究表明,DNA甲基化和抑制性组蛋白修饰H3K27me3参与了基因印记的表观调控,但是关于激活性组蛋白修饰在基因印记表达调控中作用的研究还十分有限。另外,截止到目前,在拟南芥、水稻、玉米、高粱和蓖麻等植物的特定发育阶段胚乳中,均有上百个印记基因被鉴定到。然而,关于基因印记在不同发育阶段的胚乳中的稳定性的研究还十分欠缺。本研究以授粉后12天的玉米B73和Mo17正反交胚乳为材料,对其进行了转录组测序和组蛋白修饰H3K4me3,H3K36me3抗体的染色质免疫共沉淀实验。在玉米胚乳全基因组鉴定到337个印记的H3K4me3和H3K36me3靶位点。母本表达的印记基因(MEG)上的H3K4me3和H3K36me3靶位点显著地富集在母本等位基因。相反地,父本表达的印记基因(PEG)上的H3K4me3和H3K36me3靶位点则偏好富集在父本等位基因。我们还发现在玉米胚乳中,同时存在H3K4me3,H3K36me3和H3K27me3的靶位点是PEG独有的特征。但是H3K27me3靶位点偏好富集在PEG的母本等位基因,而H3K4me3和H3K36me3靶位点偏好富集在PEG的父本等位基因。综合DNA甲基化,H3K4me3,H3K36me3和H3K27me3组蛋白修饰,我们发现母本表达的长非编码RNA(MNC)上往往存在等位基因间差异的DNA甲基化区域以及偏好母本等位基因富集的H3K4me3和H3K36me3修饰。以上结果将有助于我们进一步了解植物中印记基因和印记非编码RNA的表观调控机制。另外,我们还对授粉后4、6、8、10、12、16、24和32天的玉米B73和Mo17正反交胚乳进行转录组测序。在玉米胚乳发育的8个时期,我们总共鉴定到92个MEG和180个PEG。通过分析印记基因在胚乳发育的8个时期的印记状态,我们发现只有24个MEG和86个PEG的印记状态在4-32天都能够被考察。其中62.5%的MEG和68.6%的PEG在整个胚乳发育过程中表现出持续印记。但也有少数印记基因的印记状态是随着胚乳的发育逐渐改变的。20.8%的MEG和16.3%的PEG主要在授粉16天前表现为印记表达,16.7%的MEG和11.6%的PEG主要在授粉8天后表现为印记表达。水稻和玉米的物种分化时间约在50 Mya(百万年前),而高粱和玉米的分化时间约在12Mya。比较水稻和玉米的印记基因的保守性发现,48.4%水稻的MEG和54.3%水稻的PEG在玉米中是保守的。比较高粱和玉米的印记基因的保守性发现,65.7%高粱的MEG和61.3%高粱的PEG在玉米中是保守印记的。因此,本研究不仅对玉米印记基因进行了系统挖掘,而且还对印记基因在胚乳发育过程中的稳定性以及物种间的保守性进行了分析。