拟南芥表观遗传因子CLF、LHP1及SDG2在同源重组中的功能探索

拟南芥表观遗传因子CLF、LHP1及SDG2在同源重组中的功能探索

论文摘要

同源重组(Homologous recombination,HR)是指同源染色体发生交换。在减数分裂过程中,同源重组对染色体的正确分离是必须的,同时也是生物进化及农作物育种的基础。体细胞中,同源重组是修复DNA损伤的一种重要方式。拟南芥CLF是组蛋白H3K27(第27位赖氨酸)甲基转移酶,LHPl是H3K27甲基化修饰识别蛋白,SDG2是组蛋白H3K4(第4位赖氨酸)甲基转移酶,三者均是重要的表观遗传调控因子,可以通过对染色质的修饰与结合改变染色质的结构,而同源重组发生在染色质(染色体)上,这些表观因子对染色质的改变是否影响同源重组过程,目前还未见任何报道。减数分裂异常往往导致植物不育或育性降低,而缺失CLF或LHP1的拟南芥突变体育性下降,这驱使我们探索CLF和LHPl在减数分裂中的作用。我们通过两种直观的方法检测了clf-29和1hp1/tf12突变体中减数分裂同源重组的频率,没有发现明显的变化。利用体细胞的同源重组标记分析发现,正常条件下及经过DNA损伤试剂处理,clf突变体中的同源重组频率都低于野生型,表明CLF参与了体细胞的同源重组过程;而sdg2突变体中体细胞的同源重组频率与野生型相比升高,与clf-29中的结果相反。进一步的研究发现,elf突变体中同源重组相关的基因,如RAD50等,表达水平都明显下降;而sdg2突变体中,相关基因的表达水平明显上升。彗星实验的结果显示SDG2的缺失导致细胞内DNA碎片增多,而CLF的缺失细胞内的DNA碎片减少。这些实验结果都表明CLF及SDG2以一种相拮抗的方式影响体细胞同源重组修复过程。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 文献综述
  • 第一节 表观遗传与同源重组
  • 1 表观遗传学定义
  • 1.1 组蛋白甲基化修饰
  • 1.1.1 组蛋白赖氨酸甲基化
  • 1.1.1.1 TRX家族与H3K4甲基化
  • 1.1.1.2 SU(VAR)家族与H3K9甲基化
  • 1.1.1.3 E(Z)家族与H3K27甲基化
  • 1.1.1.4 ASH1家族与H3K36甲基化
  • 1.2 组蛋白甲基化修饰识别蛋白
  • 2. 同源重组
  • 2.1 体细胞同源重组修复
  • 2.1.1 DNA损伤修复途径
  • 2.1.2 同源重组修复
  • 2.1.3 末端直接融和修复途径
  • 2.1.4 HR和NHEJ修复途径异同
  • 2.2 减数分裂同源重组
  • 3. 表观遗传与DNA损伤修复
  • 3.1 组蛋白修饰与DNA损伤修复
  • 3.2 组蛋白甲基化修饰与DNA损伤修复
  • 第二节 KNOXI基因及相关的转录因子
  • 论文研究
  • 第一部分 材料与方法
  • 第二部分 实验结果
  • 第一节 CLF、LHP1及SDG2在同源重组中的研究
  • 1. 花粉四分体荧光标记法分析拟南芥CLF或LHP1缺失对在减数分裂同源重组的影响
  • 2、种子四分体荧光标记法分析拟南芥CLF或HP1缺失对减数分裂同源重组的影响
  • 3、拟南芥CLF缺失对体细胞同源重组的影响
  • 4、拟南芥SDG2缺失对体细胞同源重组的影响
  • 5、CLF及SDG2在体细胞同源重组修复中可能的作用机制
  • 第二节 叶极性发育相关研究
  • 1、BiFC实验证明AS1/AS2和LHP1在植物体内具有相互作用
  • 2. AS1/AS2与LHP1遗传相互作用分析
  • 3. 突变体背景下KNOX基因的表达分析
  • 讨论
  • 第一节 CLF、LHP1及SDG2在同源重组中的功能
  • 第二节 表观遗传因子LHP1和转录因子AS1/AS2相互作用负调控KNOX基因的表达
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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