《小麥高分子量谷蛋白基因甲基化修飾與表達關係研究》是依託山東大學，由陳凡國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：小麥高分子量谷蛋白基因甲基化修飾與表達關係研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳凡國
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
DNA甲基化和密切相關的儲藏蛋白特異轉錄因子TaSPA、TaPBF和TaGAMYB參與谷蛋白家族基因表達的調控，但它們能否協同作用實現對該家族不同成員的多樣性調控還不清楚。本課題擬檢測小麥非種子器官/不同發育時期籽粒中高分子量麥谷蛋白基因甲基化的動態變化特徵，通過與其表達水平的相關性分析，探討甲基化對小麥高分子量麥谷蛋白編碼基因表達的影響；篩選可能影響高分子量谷蛋白亞基基因甲基化修飾的甲基化/去甲基化酶，分析它們對麥谷蛋白基因甲基化修飾的調控特徵；比較TaSPA、TaPBF和TaGAMYB與不同甲基化修飾水平的高分子量谷蛋白基因結合能力的差異，初步探索甲基化及TaSPA、TaPBF和TaGAMYB在谷蛋白基因表達中是否協同調控作用及其可能的機制。本課題預期結果將為進一步探討小麥谷蛋白基因表達抑制/激活機制提供新的認識，並可為小麥品質改良提供依據。
結題摘要
小麥谷醇溶蛋白強烈影響麵團的粘彈性，但其調控機制需要進一步明確。本課題研究了DNA甲基化抑制劑(5-azaC)和胚乳特異轉錄因子TaPBF對中國春基因組中Glu-1位點啟動子區域DNA甲基化的影響。5-azaC處理後，小麥籽粒產量和谷蛋白的含量顯著增加。進一步的研究發現5-azaC抑制了胚乳表達的相關甲基化酶的表達，而促進了在胚乳中表達的去甲基化酶的表達；胚乳發育相關的TaSPA、TaPBF和TaGAMYB表達上調顯著，Western-blot顯示TaPBF蛋白含量顯著增加。蛋白定量分析顯示小麥高分子量谷蛋白亞基1Bx7,1By8,1Dx2和1Dy12 RNA的表達量和蛋白含量顯著增加。Bisulfite sequencing對中國春基因組中Glu-1位點1Bx7,1By8和1Dx2基因的啟動子區域進行了測序，發現在未用5-azaC處理的情況下相比於小麥旗葉，發育中的胚乳甲基化水平顯著降低；在5-azaC處理下，旗葉處理前後變化不大，而發育的胚乳甲基化水平處理後顯著降低。將TaSPA和TaPBF轉入濟麥22中，結果發現谷蛋白的表達量顯著增加，TaSPA和TaPBF表達水平顯著增加，Western-blot顯示TaPBF蛋白含量顯著增加，而TaGAMYB的表達沒有顯著變化。利用亞硫酸鹽測序結果顯示，與野生型相比，儘管過表達體中在胚乳中表達的甲基化酶和去甲基化酶的表達沒有顯著變化，但在過表達體中甲基化水平顯著降低。凝膠阻滯實驗（EMSA）結果顯示TaPBF-D可以和Glu-1位點啟動子的P-box結合；免疫共沉澱結合qRT-PCR技術結果表明隨著Glu-1位點啟動子DNA甲基化水平的降低，TaPBF-D和P-box結合顯著增加。以上結果表明Glu-1位點啟動子區域DNA的甲基化在胚乳發育過程中會發生變化並通過與胚乳特異轉錄因子的結合促進了相關基因的轉錄和蛋白的積累。
