水稻糖基转移酶基因编码序列DNA甲基化多态性及进化研究

DNA methylation is a common epigenetic modifacation of eukaryotic genomes and is mainly distributed in the repeated sequences and transposable elements. Along with the completion of methylome of many plants, the Protein coding regions of a lot of genes are also found to be methylated, but the function and evolutionary consequences of gene body methylation is still unclear.. In our previous study, three homologous genes of a putative glycosltransferase gene concering xyloglucan synthesis in hexaploidy common wheat were cloned, and part of the coding sequence near the 3’ region was found to be heavily methylated in the CG dinucleotide sequence. Further analysis showed that the methylation pattern was different among the three homologous genes. The gene from A genome has highly methylated level and more methylated CG dinucleotides sites than that of B and D genome. . In the present proposal, we will use 120 accessions of rice landrace in Yunnan and 30 accessions of wild rice to further study the evolutionary consequences of the glycosltransferase gene body methylation. Our study are mainly focus on the two following aspects: （1）the DNA methylation pattern variation among rice and their relative wild ancestor, to elucidate the evolutionary consequences of the gene body methylation. (2) The difference of gene body methylation pattern in different tissues of rice.

DNA甲基化是基因组最重要的表观遗传修饰之一。它主要分布在基因组的重复序列和可转座元件上。而近年来的研究表明，在很多基因的编码序列也存在甲基化，并且其在进化上具有保守的特点，但是对于编码序列上甲基化的功能认识几乎是一片空白。. 我们在前期研究中克隆了普通小麦的一个与木葡聚糖合成有关的糖基转移酶的三个同源基因（分别来源于A、B、D基因组）。在该基因的编码序列上存在一个CG序列高度甲基化的区域，并且三个同源基因的甲基化水平与模式存在着显著的差异。来源于A基因组的同源基因具有较高的甲基化水平和更多的甲基化位点。. 本项目将在此基础上，利用120份云南地方水稻种质资源和30份野生稻，通过分析水稻中该糖基转移酶的同源基因编码序列DNA甲基化的变化规律，以及不同器官组织中编码序列甲基化模式的异同，揭示编码序列DNA甲基化在基因分子进化中的作用。

DNA甲基化是基因组最重要的表观遗传修饰之一。它主要分布在基因组的重复序列和可转座元件上。但在很多基因的编码序列也存在甲基化，并且其在进化上具有保守的特点，但是对于编码序列上甲基化的功能认识几乎是一片空白。我们利用117份云南地方种质资源和55份野生稻，通过对水稻中一个糖基转移酶基因GT1(t)编码系列的甲基化状态研究，探索在水稻进化过程中编码序列上DNA甲基化的变化规律，揭示其在基因分子进化中的作用。.首先，利用80对SSR标记对水稻材料进行遗传多样性研究。通过聚类和遗传结构分析发现，这些水稻材料分为籼、粳和野生稻群3个类群。其中是籼稻可进一步分为四个子群，而粳稻可分为三个子群，且粳稻中的三个子群与材料来源地海拔密切相关。. 其次，从普通野生稻和药用野生稻中克隆了同源的糖基转移酶基因OrGT1(t)和OoGT1(t)，序列分析表明该基因非常保守，尤其是在OrGT1(T)与OsGT1(T)间仅有3个SNP差异。转录表达分析表明，在检测的各种组织中该基因均可表达，但表达量有差别。. 第三，通过对所有材料GT1(T)基因编码系列甲基化分析表明，在GT1(t)基因编码系列3’端存在一个高度甲基化的区域，在这一区域内，各种水稻材料间甲基化水平没有明显的区别。但在这一区域5’上游端，存在一个甲基化水平变化的264bp的区域。在这一区域序列上，野生稻的甲基化水平显著低于栽培稻，籼稻的甲基化水平也很低，但明显高于野生稻，而粳稻在这一区域上具有较高的甲基化水平，显著高于籼稻和野生稻。这一结果暗示了GT1(t)基因编码系列上的甲基化是水稻进化过程中产生的表观标记，同时这为进一步研究基因编码系列甲基化功能提供了重要的研究线索。