小麦胚乳发育中高分子量谷蛋白亚基基因启动子甲基化状态与相应基因的表达关系

【作者】 赵莹； 朱建堂； 陈凡国； 夏光敏；

【机构】 山东大学植物细胞工程与种质创新教育部重点实验室；

【摘要】 小麦中高分子量谷蛋白的表达调控主要在转录水平上,但一些数据表明表观遗传修饰也发挥重要作用。本论文首先利用5-azaC对即将开花的中国春小麦进行处理,蛋白定量分析表明籽粒谷蛋白的含量提高了约21%;接着分析了小麦胚乳不同发育时期高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)基因Bx7、By8和Dx2启动子区域甲基化状态。结果表明,与旗叶相比籽粒胚乳的各时期HMW-GS基因启动子区域甲基化水平明显降低。不同发育时期胚乳的甲基化程度,10 DPA的甲基化状态最高,5-azaC处理后甲基化降低最明显(如Bx7-561~-90区段、By8-789~-364区段)。但对甲基化程度本身很低的区段(如Bx7-849~-503区段、By8-445~-5区段、Dx2-789~-462区段),5-azaC处理对甲基化程度影响不明显;为了进一步研究甲基化变化对HMW-GS基因表达的影响,我们对经5-azaC处理的幼穗进行HMW-GS基因表达分析,结果发现50μM 5-azaC处理组甲基化程度整体呈降低趋势,且基因表达也整体上调,尤其对甲基化程度降低比较明显的亚基(如Bx7、By8)基因表达上调的更明显,这说明HMW-GS基因启动子甲基化水平的降低与相应基因表达具有相关性;同时我们进行了麦谷蛋白基因三个主要调控转录因子TaSPA、TaPBF和TaGAMYB的实时定量分析,结果发现,在5-azaC处理下,各转录因子表达虽然在10 DPA时受抑制,但是15 DPA、20 DPA、25 DPA与HMW-GS各亚基表达趋势相一致,利用相关性软件分析发现转录因子的表达与各亚基的表达之间呈显著正相关,其中,转录因子TaPBF-B、TaPBF-D与By8、Dx2、Dy12亚基之间的相关性极显著,结果表明了转录因子对HMW-GS表达调控的重要作用。更多还原