基于启动子区序列多态性及甲基化特征分析丹参SmCPS1基因的表达调控机制

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1、（药学院）二0一八届硕士研究生学位论文基于启动子区序列多态性及甲基化特征分析丹参SmCPS1基因的表达调控机制RegulationmechanismanalysisofSmCPS1fromSalviamiltiorrhizabasedonpolymorphismandmethylationpatternofthepromoter研究生姓名：孙莹指导教师：陈新学科专业：生药学二○一八年五月学位论文基于启动子区序列多态性及甲基化特征分析丹参SmCPS1基因的表达调控机制RegulationmechanismanalysisofSmCPS1genefromS

2、alviamiltiorrhizabasedonpolymorphismandmethylationpatternofthepromoter孙莹指导教师姓名：陈新申请学位级别：硕士学位专业名称：生药学论文提交时间：2018年5月论文答辩时间：2018年5月25日二○一八年五月中文摘要丹参（SalviamiltiorrhizaBge.）柯巴基焦磷酸合酶1（SmCPS1）基因是编码丹参酮类成分生物合成途径下游部分的第一个关键酶基因，其表达调控对丹参酮类成分含量的积累至关重要。有关其表达机制的研究对丹参良种选育和丹参酮类成分的生物合成研究具有重要意义。作为决

3、定基因时空特异性表达的主要因素之一，启动子上的序列变化和甲基化修饰均可能改变基因的表达模式。因此，本研究试从（1）不同遗传背景丹参SmCPS1基因启动子序列多态性（2）丹参根、茎和叶中SmCPS1基因启动子序列甲基化特征这两个角度探究SmCPS1基因表达调控机制。主要结果如下：（1）丹参SmCPS1基因启动子区序列含有较编码区更丰富的多态性且有些多态性位点处于转录因子结合位点的关键位点，如：MIKC_MADS、C2H2、ARR-B、CPP、MYB、AP2、MIKC-MAC、TCP、Dof和TATA-box；这些位点对应的转录因子涉及植物器官如花、种子的

4、形成，参与碳代谢途径中的基因光调控过程，响应赤霉素、生长素以及盐、冷和旱胁迫等过程。（2）不同遗传背景丹参中SmCPS1基因表达量不同，且Mantel检验显示SmCPS1相对表达量仅与二氢丹参酮表现出显著相关，Pearson相关性分析显示SmCPS1相对表达量仅与隐丹参酮表现出显著相关性。（3）基于SmCPS1基因功能性多态性位点（位于基因上可能影响该基因功能或表达模式的位点）的多态性较基于所有序列的多态性与丹参酮类成分含量的相关性更高。（4）Mantel检验显示SmCPS1基因启动子区多态性与隐丹参酮成分含量的相关性最高，其次为丹参酮IIA和1,2-

5、二氢丹参酮。（5）SmCPS1启动子区甲基化胞嘧啶主要分布在其转录起始位点上游-750bp至-500bp之间；该区包含转录因子结合位点：NAC、Trihelix、MYB、G2-like、BBR/BPC、Dof、AP2、TCP和MIKC_MADS。（6）有21个组织差异性甲基化位点与SmCPS1的相对表达量显著相关；所在的转录因子结合位点包括：AP2、NAC、BBR/BPC、MIKC_MADS、ERF和C2H2；这些位点对应的转录因子参与植物对病原、病毒感染及环境刺激的响应，调节植物衰老、细胞分化和木质部的形成等过程。本研究从启动子序列多态性及甲基化特征

6、的角度为丹参SmCPS1表达调控机制的研究提供依据，为开发以SmCPS1启动子序列为分子标记的研究奠定了基I础，为DNA甲基化机制参与基因表达调控的研究提供依据。关键词：丹参，柯巴基焦磷酸合酶1，启动子多态性，组织特异性表达，DNA甲基化，丹参酮类成分IIAbstractGeneofcopalyldiphosphatesynthase1ofSalviamiltiorrhizaBge.(SmCPS1)encodesthefirstkeyenzymeinthedownstreampathwayoftanshinonesmetabolism.Itsexpre

7、ssionisofgreatimportancetotheaccumulationoftanshinonescontents.Promoterisoneofthekeyfactorsdecidingthespatio-temporalexpressionofagene.Sequencevariationandmethylationchangesonapromoterbothmaychangetheexpressionpatternofthegene.Byinvestigating1）theSmCPS1genepromoterpolymorphismfr

8、omdifferentgenotypesand2)methylationpatternofSm