本文主要研究内容
作者（2019）在《保守的DNA修饰及其与玉米基因表达和表型性状的关联》一文中研究指出：玉米（Zea mays L.）是模式植物之一,也是重要的C4作物,广泛用于揭示全基因组遗传变异和表观遗传调控,其基因组具有高密度的转座因子（TEs）。C4植物的生产力取决于植株的生长和发育,生长季节的净光合作用速率以及光合产物分离到谷物中的效率。C4植物具有高效的光合作用,使植物能够在更加多样化的生态系统中生存。作为能量利用机制的光合作用通常可以分为暗反应和光反应,这些过程主要受内源和外源因素的影响。最近的研究表明,除了遗传学的差异,表观遗传变异也可能参与C4植物光合效率、基因表达。本研究统计了12个近交玉米品系中叶色、气体交换、叶绿素荧光、叶绿素含量等生理参数,C4植物光合相关基因的表达量,以及包括5-甲基胞嘧啶（5mC）和N6-甲基腺嘌呤（6mA）在内的DNA甲基化修饰的含量分析,以期揭示与光合作用相关的基因及表观修饰变异。1.使用LI-6800便携式光合作用系统估算了近交玉米品系的叶色、气体交换值、叶绿素荧光和光合色素的表型评估。玉米叶色含量揭示了氮含量足够、不足或过量。基于气体交换和叶绿素荧光的进一步测定显示,从光合作用测量获得的大多数参数在近交系中是统计学上是存在差异的。气体交换性状的变异性评估包括净光合作用或同化速率（A）,气孔导度（gs）,细胞间CO2浓度（Ci）,Ci/Ca比,蒸腾速率（Tr）,水分利用效率（WUE）,固有水分利用等指标,在大多数玉米品系中,固有的水利用效率（IWUE）和瞬时羧化效率（ICE）表明在进一步的遗传和表观遗传中具有巨大的选择潜力。光合作用的重要性状如A和gs分别为8.83622.4μmol CO2m2s-1,0.0640.188 mol H2O m2s-1。A的增加和内部CO2的减少表明CO2浓缩机制和气孔复合物的正常功能。此外,玉米品系中叶绿素分析的测定表明,叶绿素含量（a,b,a+b,a/b）模式也有很大变化。发现总叶绿素（a+b）含量最高,均匀分布在By804和W22中,其次是C2MBL95和B73。玉米品系中较高水平的叶绿素含量表明能量使用机制可保护光合作用元件免受C4植物中过量的CO2的影响。此外,遗传背景对叶绿素含量起着重要作用。近交系中的这些实质性变异表明在进一步的遗传和表观遗传学发现中具有巨大的潜力。2.使用RT-qPCR方法测定C4光合作用相关酶基因的相对表达谱,这些基因主要包括玉米细胞和细胞器特异性关键C4光合基因如Rubisco活化酶和亚基（RCAα,RCAβ,RbcS,RbcS1,RbcS2）和磷酸烯醇丙酮酸羧化酶基因家族（PEPC,PCK1,PCK2,NADP-ME,PPDK,PPDK-RP,CA和NADP-MDH）。结果表明,大多数光合作用相关基因在叶片样本中具有不同水平的转录本丰度,包括经典的C4光合作用调节基因（PEPC,PCK1,PCK2,NADP-ME）,而Rubisco活化酶和亚基在大多数品系中具有相似的表达水平,这可能与Rubisco的积累和遗传背景密切相关。比对Rubisco的RCAα与RCAβ的序列,发现两个亚基之间不同之处在于羧基末端的30个氨基酸延伸,其具有两个已知的驱动氧化和还原反应的Cys残基。此外,参与羧化和脱羧C4途径的一些基因家族在大多数近交系中也具有相当的表达模式。经典的C4基因的类似表达模式表明长期适应和随后的选择已经建立了C4光合作用。结果表明,相对转录本丰度的模式与玉米品系的光合作用测定和叶绿素含量有关,与基因表达呈正相关。此外,不同玉米品系中更高水平的叶绿素含量可能是保护光合作用能量使用过程免受C4植物中过量的CO2的影响。3.进一步研究确定了玉米样品中表观遗传修饰（5mC和6mA）的总体分布模式。点杂交和LC-MS/MS分析揭示了玉米自交系中全基因组5mC和6mA的动态分布模式。结果表明,胞嘧啶甲基化和腺嘌呤甲基化在整个基因组的比例分别为36.23%-54.11%（5mC/C）和0.14%-0.36%（6mA/A）,大多数测试品系具有相对较高且恒定的甲基化水平。两种实验结果均显示MN株系具有最高的DNA修饰水平。PEPC和PPDK的基因座特异性积累显示CG,CHG和CHH甲基化在玉米自交系中显著分布。本研究发现CG水平高于CHG和CHH甲基化。以上结果表明,DNA甲基化的基因座特异性积累在基因表达中起重要作用。综上所述,每个玉米品系光合基因表达和甲基化模式存在差异的。尽管玉米叶片中C4光合基因表达存在变化,但是DNA甲基化变异更为保守,这就表明表观遗传修饰对玉米改良的贡献是非常有限。此外,DNA修饰中的一点或相对差异可能与影响玉米基因组稳定性的TE相关。然而,与光合相关基因的DNA甲基化修饰仍有待探究。
Abstract
yu mi （Zea mays L.）shi mo shi zhi wu zhi yi ,ye shi chong yao de C4zuo wu ,an fan yong yu jie shi quan ji yin zu wei chuan bian yi he biao guan wei chuan diao kong ,ji ji yin zu ju you gao mi du de zhuai zuo yin zi （TEs）。C4zhi wu de sheng chan li qu jue yu zhi zhu de sheng chang he fa yo ,sheng chang ji jie de jing guang ge zuo yong su lv yi ji guang ge chan wu fen li dao gu wu zhong de xiao lv 。C4zhi wu ju you gao xiao de guang ge zuo yong ,shi zhi wu neng gou zai geng jia duo yang hua de sheng tai ji tong zhong sheng cun 。zuo wei neng liang li yong ji zhi de guang ge zuo yong tong chang ke yi fen wei an fan ying he guang fan ying ,zhe xie guo cheng zhu yao shou nei yuan he wai yuan yin su de ying xiang 。zui jin de yan jiu biao ming ,chu le wei chuan xue de cha yi ,biao guan wei chuan bian yi ye ke neng can yu C4zhi wu guang ge xiao lv 、ji yin biao da 。ben yan jiu tong ji le 12ge jin jiao yu mi pin ji zhong xie se 、qi ti jiao huan 、xie lu su ying guang 、xie lu su han liang deng sheng li can shu ,C4zhi wu guang ge xiang guan ji yin de biao da liang ,yi ji bao gua 5-jia ji bao mi ding （5mC）he N6-jia ji xian piao ling （6mA）zai nei de DNAjia ji hua xiu shi de han liang fen xi ,yi ji jie shi yu guang ge zuo yong xiang guan de ji yin ji biao guan xiu shi bian yi 。1.shi yong LI-6800bian xie shi guang ge zuo yong ji tong gu suan le jin jiao yu mi pin ji de xie se 、qi ti jiao huan zhi 、xie lu su ying guang he guang ge se su de biao xing ping gu 。yu mi xie se han liang jie shi le dan han liang zu gou 、bu zu huo guo liang 。ji yu qi ti jiao huan he xie lu su ying guang de jin yi bu ce ding xian shi ,cong guang ge zuo yong ce liang huo de de da duo shu can shu zai jin jiao ji zhong shi tong ji xue shang shi cun zai cha yi de 。qi ti jiao huan xing zhuang de bian yi xing ping gu bao gua jing guang ge zuo yong huo tong hua su lv （A）,qi kong dao du （gs）,xi bao jian CO2nong du （Ci）,Ci/Cabi ,zheng teng su lv （Tr）,shui fen li yong xiao lv （WUE）,gu you shui fen li yong deng zhi biao ,zai da duo shu yu mi pin ji zhong ,gu you de shui li yong xiao lv （IWUE）he shun shi suo hua xiao lv （ICE）biao ming zai jin yi bu de wei chuan he biao guan wei chuan zhong ju you ju da de shua ze qian li 。guang ge zuo yong de chong yao xing zhuang ru Ahe gsfen bie wei 8.83622.4μmol CO2m2s-1,0.0640.188 mol H2O m2s-1。Ade zeng jia he nei bu CO2de jian shao biao ming CO2nong su ji zhi he qi kong fu ge wu de zheng chang gong neng 。ci wai ,yu mi pin ji zhong xie lu su fen xi de ce ding biao ming ,xie lu su han liang （a,b,a+b,a/b）mo shi ye you hen da bian hua 。fa xian zong xie lu su （a+b）han liang zui gao ,jun yun fen bu zai By804he W22zhong ,ji ci shi C2MBL95he B73。yu mi pin ji zhong jiao gao shui ping de xie lu su han liang biao ming neng liang shi yong ji zhi ke bao hu guang ge zuo yong yuan jian mian shou C4zhi wu zhong guo liang de CO2de ying xiang 。ci wai ,wei chuan bei jing dui xie lu su han liang qi zhao chong yao zuo yong 。jin jiao ji zhong de zhe xie shi zhi xing bian yi biao ming zai jin yi bu de wei chuan he biao guan wei chuan xue fa xian zhong ju you ju da de qian li 。2.shi yong RT-qPCRfang fa ce ding C4guang ge zuo yong xiang guan mei ji yin de xiang dui biao da pu ,zhe xie ji yin zhu yao bao gua yu mi xi bao he xi bao qi te yi xing guan jian C4guang ge ji yin ru Rubiscohuo hua mei he ya ji （RCAα,RCAβ,RbcS,RbcS1,RbcS2）he lin suan xi chun bing tong suan suo hua mei ji yin jia zu （PEPC,PCK1,PCK2,NADP-ME,PPDK,PPDK-RP,CAhe NADP-MDH）。jie guo biao ming ,da duo shu guang ge zuo yong xiang guan ji yin zai xie pian yang ben zhong ju you bu tong shui ping de zhuai lu ben feng du ,bao gua jing dian de C4guang ge zuo yong diao jie ji yin （PEPC,PCK1,PCK2,NADP-ME）,er Rubiscohuo hua mei he ya ji zai da duo shu pin ji zhong ju you xiang shi de biao da shui ping ,zhe ke neng yu Rubiscode ji lei he wei chuan bei jing mi qie xiang guan 。bi dui Rubiscode RCAαyu RCAβde xu lie ,fa xian liang ge ya ji zhi jian bu tong zhi chu zai yu suo ji mo duan de 30ge an ji suan yan shen ,ji ju you liang ge yi zhi de qu dong yang hua he hai yuan fan ying de Cyscan ji 。ci wai ,can yu suo hua he tuo suo C4tu jing de yi xie ji yin jia zu zai da duo shu jin jiao ji zhong ye ju you xiang dang de biao da mo shi 。jing dian de C4ji yin de lei shi biao da mo shi biao ming chang ji kuo ying he sui hou de shua ze yi jing jian li le C4guang ge zuo yong 。jie guo biao ming ,xiang dui zhuai lu ben feng du de mo shi yu yu mi pin ji de guang ge zuo yong ce ding he xie lu su han liang you guan ,yu ji yin biao da cheng zheng xiang guan 。ci wai ,bu tong yu mi pin ji zhong geng gao shui ping de xie lu su han liang ke neng shi bao hu guang ge zuo yong neng liang shi yong guo cheng mian shou C4zhi wu zhong guo liang de CO2de ying xiang 。3.jin yi bu yan jiu que ding le yu mi yang pin zhong biao guan wei chuan xiu shi （5mChe 6mA）de zong ti fen bu mo shi 。dian za jiao he LC-MS/MSfen xi jie shi le yu mi zi jiao ji zhong quan ji yin zu 5mChe 6mAde dong tai fen bu mo shi 。jie guo biao ming ,bao mi ding jia ji hua he xian piao ling jia ji hua zai zheng ge ji yin zu de bi li fen bie wei 36.23%-54.11%（5mC/C）he 0.14%-0.36%（6mA/A）,da duo shu ce shi pin ji ju you xiang dui jiao gao ju heng ding de jia ji hua shui ping 。liang chong shi yan jie guo jun xian shi MNzhu ji ju you zui gao de DNAxiu shi shui ping 。PEPChe PPDKde ji yin zuo te yi xing ji lei xian shi CG,CHGhe CHHjia ji hua zai yu mi zi jiao ji zhong xian zhe fen bu 。ben yan jiu fa xian CGshui ping gao yu CHGhe CHHjia ji hua 。yi shang jie guo biao ming ,DNAjia ji hua de ji yin zuo te yi xing ji lei zai ji yin biao da zhong qi chong yao zuo yong 。zeng shang suo shu ,mei ge yu mi pin ji guang ge ji yin biao da he jia ji hua mo shi cun zai cha yi de 。jin guan yu mi xie pian zhong C4guang ge ji yin biao da cun zai bian hua ,dan shi DNAjia ji hua bian yi geng wei bao shou ,zhe jiu biao ming biao guan wei chuan xiu shi dui yu mi gai liang de gong suo shi fei chang you xian 。ci wai ,DNAxiu shi zhong de yi dian huo xiang dui cha yi ke neng yu ying xiang yu mi ji yin zu wen ding xing de TExiang guan 。ran er ,yu guang ge xiang guan ji yin de DNAjia ji hua xiu shi reng you dai tan jiu 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国农业科学院的，发表于刊物中国农业科学院2019-07-05论文，是一篇关于玉米论文,植物光合作用论文,修饰论文,中国农业科学院2019-07-05论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国农业科学院2019-07-05论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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