玉米是我国种植面积最大,总产量位居首位的重要粮饲作物。玉米籽粒的发育关乎玉米产量,而DNA去甲基化酶对植物生长发育具有重要调控作用,但是对玉米籽粒发育的影响至今还不清楚。印记表达是基因的等位基因基于亲本来源特异性表达的现象。人们推测,等位基因间的差异DNA甲基化是基因印记表达的原因之一,而DNA去甲基化酶介导DNA甲基化水平的变化,但其是否调控基因selleck合成印记表达尚不清楚。针对这些问题,本研究鉴定了玉米DNA去甲基化酶编码基因,获取了它们的突变体材料,并分析了突变体和野生型的DNA甲基化和基因表达水平,探究了DNA去甲基化酶在玉米籽粒基因表达调控(包括印记表达)和籽粒发育中的作用。主要研究结果如下:1、利用拟南芥DNA去甲基化酶蛋白序列与玉米注释基因进行比对,鉴定到四个玉米DNA去甲基化酶编码基因,分别命名为Zm ROS1a-1d。表达分析表明ZFulvestrant研究购买m ROS1a和Zm ROS1b分别在授粉后14天的胚和胚乳中高表达,是主要拷贝。2、获取了Zm ROS1a和Zm ROS1b的EMS诱变材料,并通过杂交手段获得双突材料(zmros1ab)。表型分析显示zmros1a、zmros1b单突变体与野生型在株型以及籽粒发育上没有明显差异,然而zmros1ab双突变体表现出株高和穗位高降低,开花期延迟,百粒重降低,结实率降低等表型。将zmros1a/+、zmros1b/+以及zmros1a/+;zmros1b/+分别自交,发现后代中纯合单突以及双突的占比符合预期,说明单突配子,双突配子均能通过父本或母本传递给后代,这两个基因的突变不影响配子活力。3、对zmros1ab及对应野生型授粉后14天的胚和胚乳进行DNA甲基化测序。比较野生型胚乳和胚DNA甲基化水平,发现胚乳DNA甲基化水平低于胚。与此相符,在胚乳中相对胚鉴定到了更多的DNA甲基化降低的区段。进一步发现,约40%的区段的DNstone material biodecayA甲基化仅在野生型胚乳中下降,在zmros1ab双突变体的胚乳中没有降低,说明Zm ROS1ab介导的DNA去甲基化调控这些区段(命名为“Zm ROS1absensitive DMRs”)在胚乳中的低甲基化的形成。对Zm ROS1ab-sensitive DMRs所靶向的基因进行表达分析,发现这些基因在zmros1ab双突中相对于野生型倾向于下调表达。结合基因组织表达模式进行分析,发现这些基因倾向于在胚乳中特异表达。与此相符,我们鉴定了所有在胚乳中特异表达的基因,发现这些基因在zmros1ab中相对于野生型展现出DNA甲基化升高,基因表达下调的趋势。这些结果表明Zm ROS1ab介导的DNA去甲基化调控胚乳基因表达。4、利用DAP-seq对调控玉米胚乳基因表达的重要转录因子Zm O2在野生型和zmros1ab双突中结合位点进行鉴定。结果显示,大部分(73%)在野生型中鉴定到的结合位点在zmros1ab双突中并没有被鉴定到。利用Diff Bind对野生型和zmros1ab中的差异结合位点进行鉴定,发现这些差异结合位点附近的DNA甲基化在zmros1ab双突中相对野生型展现出较高水平。利用PCR扩增的方式去除野生型和zmros1ab双突间的DNA甲基化差异,Zm O2在这些位点的差异结合消失。此外,这些差异结合位点关联到107个表达基因,其中16个在野生型和zmros1ab间表现出差异表达。这些结果说明Zm ROS1ab介导的DNA去甲基化可以通过影响转录因子与靶位点的结合强度来调控一些基因表达。5、为了研究Zm ROS1ab是否影响基因印记表达,我们使用野生型以及zmros1ab双突(B73背景)分别与Mo17进行正反交,对授粉后14天的胚乳鉴定印记基因并分析等位基因的表达以及DNA甲基化水平。结果显示zmros1ab作为母本时,一些胚乳特异表达MEGs(母源等位表达基因)由于母源等位基因的表达受到抑制不再印记表达,而一些组成型表达PEGs(父源等位表达基因)由于母源等位基因的表达开启不再印记表达。亲本等位基因DNA甲基化检测表明zmros1ab作为母本与Mo17杂交时,母源等位基因的DNA甲基化高于野生型作为母本与Mo17杂交。这些结果说明Zm ROS1ab介导的DNA去甲基化可以调控胚乳特异表达MEGs以及组成型表达PEGs母源等位基因附近DNA甲基化,影响印记基因的形成。