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三种真菌线虫捕食性的表观遗传学基础研究和SCGB1A1基因与慢性阻塞性肺疾病的关系研究

花匠小妙招
2024-11-08 16:44

摘要

第一部分：植物寄生线虫是农林业生产中广泛发生、危害严重的第二大病虫害,生物防治是最具潜力的控制措施。坚粘单顶孢Monacrosporium haptotylum、虫生亚隔指孢Dactylellina entomopaga及环捕德氏霉Drechslerella brochopaga是三种常见的捕食线虫真菌,它们通过产生粘球、收缩环等捕器侵染和杀灭线虫,但此过程所涉及的基因表达调控机制仍不清楚。主要发生于CpG位点的胞嘧啶甲基化作为一种起源古老又广泛存在的基因表达调控机制,是真核生物基因组的重要表观遗传学修饰,并参与到了捕食线虫真菌捕器形成的过程中。我们采用BS-Seq测序方法,获得三种真菌具备捕器和不具备捕器两种状态菌丝的DNA甲基化组数据,经与基因组数据比对后,运用统计学和生物信息学手段比较两种状态下甲基化图谱,结果发现三种真菌全基因组的甲基化程度在0.3-0.5%；基因组甲基化胞嘧啶主要位于CG和CHH位置,而CHG位置相对较少；在生活史从腐生向寄生转换过程中,虫生亚隔指孢Dactylellina entomopaga的甲基化水平基本保持不变,而坚粘单顶孢Monacrosporium haptotylum和环捕德氏霉Drechslerella brochopaga的甲基化水平均有所上升；通过比较甲基化水平,分别发现了坚粘单顶孢Monacrosporium haptotylum的101个、虫生亚隔指孢Dactylellina entomopaga的1126个和环捕德氏霉Drechslerella brochopaga的492个具有差异甲基化的区域,表明DNA甲基化在三种真菌生活史转换过程中扮演着重要角色。本研究对于了解以上三种捕食线虫真菌生活史转换及捕获杀灭线虫的分子机制很有帮助,对于探索自然界大量其他类似兼性寄生真菌生活史转换的表观遗传学机制也有着重要的参考作用。同时,本研究为探索线虫的生物防治提供了一些数据支持,也对进一步探讨真菌基因组甲基化模式及功能具有重要意义。本部分的创新之处：目前从表观遗传学角度对DNA甲基化在以上三种真菌捕器形成过程中的作用和功能进行的研究尚未见报道。第二部分：慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)为多发于老年人群体的一种常见的呼吸系统疾病,其特征是气流持续性不可逆受阻,目前已被列在全球病亡原因的第四位。在该病的起因中,遗传因素起了相当重要的作用。SCGB1A1作为一个重要的COPD易感基因,其上的一个5’UTR区域SNP, rs3741240,在前期全基因组关联分析中表现出与COPD显著的相关性,然而其具体机理仍不清楚。本研究通过等位基因不平衡表达发现,rs3741240位点的两个等位基因在肺组织中具有显著的差异表达,表明其本身或与其连锁的位点可调控SCGB1A1基因表达。通过搜索千人基因组计划数据,发现了一个连锁位点,rs2509956。综合运用多种功能基因组学手段,我们发现,rs3741240和rs2509956均可调控SCGB1A1表达,影响个体疾病易感性。rs2509956的作用,通过改变转录因子REL绑定,调控增强子活力实现。本研究对于解析COPD的遗传机制具有重要意义。本部分的创新之处：综合运用多种功能基因组学手段探讨了SCGB1A1基因rs3741240突变与COPD相关的分子机制。展开▼