春化对甜菜不育系及保持系DNA甲基化和蛋白表达影响的研究

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1、硕士学位论文春化对甜菜不育系及保持系DNA甲基化和蛋白表达影响的研究EFFECTSOFVERNALIZATIONONDNAMETHYLATIONANDPROTEINEXPRESSIONINSUGARBEETSTERILELINEANDMAINTAINERLINE王端莹哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：Q78学校代码：10213国际图书分类号：577密级：公开工学硕士学位论文春化对甜菜不育系及保持系DNA甲基化和蛋白表达影响的研究硕士研究生：王端莹导师：程大友研究员申请学位：工学硕士学科：食品科学与工程所在单位：化工与化学学院答辩日期：2

2、018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:Q78U.D.C.:577DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTSOFVERNALIZATIONONDNAMETHYLATIONANDPROTEINEXPRESSIONINSUGARBEETSTERILELINEANDMAINTAINERLINECandidate:WangDuanyingSupervisor:SeniorResearcher.ChengDayouAcademicDegreeAppliedfor:Ma

3、sterofEngineeringSpeciality:FoodScienceandEngineeringAffiliation:SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institute：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要甜菜（Betavulgarisssp.vulgaris）是一种二年生糖料作物，为了诱导抽薹（即茎的迅速伸长，然后开花），甜菜需要长期暴露于2℃-10℃之间

4、的低温，这种现象称为春化。春化作用一方面可以加快甜菜的生育进程，另一方面过早抽薹又会降低甜菜和糖的产量。目前甜菜的开花机制尚未明晰，DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰，对甜菜春化具有怎样的调控作用还待研究。春化是一个长期的过程，很多研究证明短期冷驯化和长期春化受到不同信号传导途径的控制，但两者在蛋白质水平上的差异还有待明确。因此，本实验研究了不同育性甜菜中春化相关基因BvFT1、BvFT2、BvCPSF73-Ia和BvCPSF73-Ib在不同温度处理条件下的甲基化程度和转录丰度情况以及不同冷持续时间条件下的甜菜差异表达蛋白，主要研究内容和结果

5、如下：1.甜菜幼苗分别在8℃和25℃下进行春化和常温对照处理，春化母根分瓣后分别在8℃和25℃下进行春化和脱春化处理。利用MassArray质谱平台检测春化相关基因的胞嘧啶甲基化。结果表明随着植株生长DNA甲基化状态发生动态变化，不同温度条件下DNA甲基化模式不同，低温春化和高温脱春化都会重塑植株体内的甲基化状态。不育系和保持系之间DNA甲基化状态有差异。在四个春化相关基因中有多个位点的甲基化水平呈多态性。2.采用和甲基化检测相同的材料利用荧光定量PCR技术进行基因表达量检测。在甜菜幼苗中BvFT1和BvFT2具有相反的表达趋势，证实了BvFT1

6、对BvFT2的抑制作用，但在甜菜母根中不完全遵循这一趋势，说明除了BvFT1可能还有其他因素调控BvFT2基因表达。在甜菜幼苗中低温诱导BvCPSF73-Ia和BvCPSF73-Ib表达上调。在甜菜母根中，处理结束时BvCPSF73-1a基因在春化组中的表达量高于脱春化组，BvCPSF73-1b基因则相反，可能是由于CPSF73蛋白是植物发育所必需的。3.为进一步明确DNA甲基化对基因表达的影响，将甜菜春化相关基因整体和各个CG位点的甲基化水平与相对表达量逐一进行相关性分析，在幼苗中，相关性最强的是BvFT2基因-718位点处的DNA甲基化水平与

7、基因表达量，呈正相关；在母根中，相关性最强的是BvFT1基因-1637位点处的DNA甲基化水平与基因表达量，同样呈正相关。4.将相同生长状态的甜菜幼苗在8℃条件下分别进行短期冷驯化和长期春化I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文处理，利用iTRAQ技术进行蛋白质组分析，发现随着冷处理时间的延长，与低温处理前相比差异表达蛋白逐渐增多，并且不育系和保持系间差异蛋白数量也逐渐增多。在冷驯化条件下，不育系和保持系的差异表达蛋白主要与光合作用有关。在春化条件下，不育系和保持系的差异表达蛋白主要来源于核糖体和线粒体。冷驯化与春化相比，差异表达蛋白主要包括与光合作用

8、、呼吸作用、生殖生长以及逆境胁迫有关的蛋白。在低温胁迫过程中，不育系和保持系间有多种甲基化酶表达存在显著差异。关键词：甜菜；春化作用；D