《楊樹回響松-楊柵鏽菌侵染的DNA甲基化表觀遺傳調控研究》是依託北京林業大學，由謝劍波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：楊樹回響松-楊柵鏽菌侵染的DNA甲基化表觀遺傳調控研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：謝劍波
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
揭示林木回響逆境脅迫機制對於加速林木抗性育種具有重要的理論意義和套用價值。本項目圍繞DNA甲基化在生物脅迫中起到重要表觀調控作用這一科學理論，以小葉楊無性系與松-楊柵鏽菌互作體系為材料，進行生物脅迫下楊樹生理生化回響特性研究；利用大規模鏈特異性轉錄組測序方法篩選抗病相關基因及miRNA；利用全基因組DNA甲基化分析篩選抗病相關甲基化位點。以此為基礎，開展miRNA-靶基因調控網路構建、全基因組可變剪接類型分析以及全基因組DNA甲基化表觀遺傳調控解析三部分研究。本項目將在林木回響生物脅迫中首次整合鏈特異性轉錄組分析以及全基因組DNA甲基化分析技術對DNA甲基化的遺傳調控機制進行研究，通過與先前開展的非生物脅迫研究進行比較分析，完善林木回響逆境脅迫的分子調控機制，為林木抗病分子機理的研究提供新思考，也將為林木抗病分子育種提供重要基因資源。
結題摘要
揭示林木回響逆境脅迫機制對於加速林木抗性育種具有重要的理論意義和套用價值。本項目圍繞DNA甲基化、小RNA在生物脅迫中起到重要表觀調控作用這一科學理論，以黑楊無性系與松-楊柵鏽菌互作體系為材料進行生物脅迫下楊樹生理生化回響特性研究。生理生化實驗結果表明，侵染後葉片的總蛋白含量低於對照組；SPS (蔗糖磷酸合成酶) 、POD (過氧化物酶) 活性、丙二醛含量均有不同程度的提高；光合指標均有不同程度下降。因此，選取生理生化實驗中與柵鏽菌的定植和內寄生生長有重要的關係三個時期 (對照, T01；生物營養期, T02; 銹孢子形成和釋放期, T03) 進行基因表達模式、全基因組DNA甲基化水平、小RNA的分析。 對siRNA的分布研究表明，4%的siRNA分布於假基因區域，18%分布於基因上游區域，15%在基因的下游區域，2%分布於基因的5' UTR區域，6%分布於內含子區域，48%分布於轉座子區域，19%分布於基因間區。因此，siRNA簇主要富集在TE區域，這些TE序列為高拷貝的反轉座子家族序列，比如，26.9% (2,556) 的TE序列為LTR序列。通過隨機分布檢驗，假基因與轉座子區域的siRNA簇分布出現了明顯的富集 (P＜0.001)，表明假基因與TE區域對楊樹siRNA的起源有重要的作用。此外，結果表明24 nt的siRNA簇差異區域主要分布於轉座子區與基因間區，DNA甲基化與siRNA簇相關性分析表明DNA甲基化水平與siRNA表達量成負相關關係，表明甲基化抑制siRNA的表達。 研究發現表達量高的小RNA序列與更多的柵鏽菌靶基因互補，這暗示siRNA可能在植物抵禦病原菌侵染的過程中有重要的作用。結果表明95%以上的基因可能被植物來源的小RNA調控。進一步研究表明，相比對照，siRNAs靶向更多的病原菌效應因子，表明侵染過程中植物來源的siRNAs更傾向於調控病原菌的關鍵致病因子。如能利用本項目結果開發合適的siRNAs序列套用於林木病害防治，將為林木抗病提供新的解決方案。同時，本項目將完善林木回響逆境脅迫的分子調控機制，為林木抗病分子機理的研究提供新思考，也將為林木抗病分子育種提供重要基因資源。
