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植物组蛋白H3的甲基化修饰(Histone methylation)表现在N端赖氨酸(Lysine,Lys,K)残基上,主要表现在Lys第4位(K4)、第9位(K9)、第27位(K27)和第36位(K36)发生一甲基化(me1)、二甲基化(me2)和三甲基化(me3)三种甲基化修饰。组蛋白H3的甲基化可以激活或抑制相关基因表达,进而影响植物的生长发育和各种非生物胁迫反应。因此,进一步探究组蛋白甲基化修饰在植物生长发育及对环境响应调控网络中的作用十分必要。前期研究表明,组蛋白H3赖氨酸到甲硫氨酸(Methionine,Met,M)的突变(K-toM),可以造成整个基因组水平H3甲基化程度的降低,引起相关基因的表达量改变,进而影响生物的生长发育及癌症发生。本论文拟探究拟南芥组蛋白H3K4M在植物生长发育及生理反应的作用,利用点突变的方式将HTR5(At4g40040)第四位Lys突变成Met,构建到一个超表达载体上并转化野生型拟南芥。获得阳性的转基因株系(K4MOEs)后,通过q RT-PCR(quantitive RT-PCR)鉴定发现K4MOE-1和K4MOE-20这两个转基因株系HTR5超表达程度明显上升。对其T3代纯合体植株发育表型分析发现超表达植株的生长受到抑制,表现出植株矮小、果荚变短、花育性降低等多重生长发育缺陷的表型。另外我们分别用不同浓度的Na Cl、Mannitol和ABA对K4MOE-1和K4MOE-20的转基因种子进行处理,发现这两个转基因株系与野生型相比表现出对ABA敏感,而对Na Cl和Mannitol处理没有明显差别。为进一步确定这两个转基因株系对ABA敏感的表型,ABA处理WT,K4MOE-1和K4MOE-20的叶片,发现K4MOE-1和K4MOE-20转基因植株气孔关闭更快。通过GUS染色对HTR5组织表达模式分析发现,HTR5在幼苗的根、下胚轴、叶脉、茎尖等组织中均有表达,并且ABA明显诱导HTR5表达。Western blot检测了K4MOE-1和K4MOE-20转基因株系中H3K4me1,H3K4me2和H3K4me3的表达,与野生型相比这两个转基因株系中H3K4me2和H3K4me3蛋白表达明显减少,而H3K4me1没有发生明显改变。进一步通过q RT-PCR对ABA合成和信号途径中受H3K4甲基化修饰基因的表达分析发现,NCED3、ABA3、HB7等基因的表达量明显低于野生型,这也说明组蛋白H3K4甲基化水平的改变影响ABA合成和信号途径关键基因的表达。以上研究结果表明,组蛋白H3 Lys到Met的突变不但可以影响植株的生长发育,而且会通过影响ABA合成和信号途径关键基因的表达改变植株对ABA响应。这些结果丰富了组蛋白H3甲基化的研究内容,同时为作物应对干旱非生物胁迫提供了一定的理论基础,且具有一定的应用价值。