对流层臭氧浓度不断升高,对作物的生长发育以及产量造成不可忽视的影响。从新的角度解析作物响应臭氧胁迫的遗传基础、培育耐臭氧的新品种是植物学的重要任务。DNA甲基化是表观遗传修饰的重要途径,在维持基因组稳定、基因组进化,特别是在调节植物生长发育、以及植物快速适应非生物胁迫等方面起到重要作用。本研究以水稻DNA甲基转移酶功能缺失突变体Osmet1-2后代为材料,基于它在基因组上随机位点甲基化缺失,并能引起基因表达模式改变等特征,在群体水平筛选表型上相较于日本晴野生型更能抵御臭氧胁迫的突变体抗性株系以及敏感株系,并通过转录组学方法挖掘抗臭氧响应基因,探究其响应胁迫的分子机制。臭氧处理采用开顶箱(OTC)法,浓度为200 nmol·mol~(-1),研究结果如下:1.对所种植的40个系共224个水稻Osmet1-2杂合突变体的后代进行基因型鉴定,共鉴定到135株Osmet1-2~blood‐based biomarkers(+/-)杂合基因型,89株Osmet1-2~(+/+)纯合基因型。2.通过农艺性状筛选出一系列臭氧胁迫抗性和敏感性突变体,选取代表性抗性和敏感性系共31个样本进行转录组分析。3.抗性系3-H-6、5-H-6、13-H-9分别鉴定出1811、1047、730个诱导型差异表达基因(DEGs),获得共差异表达基因520个。它们显著富集在叶绿体、质体等细胞组分,叶绿素生物合成过程的正调控、叶绿体靶向信号识别颗粒等生物学进程,以及谷氨酸合成酶活性、氧化还原酶活性等分子功能。同时,显著富集在卟啉代谢、光合生物的固碳作用、植物昼夜节律、糖酵解/糖异生、丙氨酸代谢、甘油酯代谢等通路,说明抗性系突变体主要通过光合作用、能量转化等通路,提高基础代谢和光合能力,以此积极响应臭氧胁迫,降低胁迫导致的机体损伤程度。4.进一步对抗性和敏感系突变体进行比较转录组分析发现,与对照相比,抗性系共有且与敏感系相异的核心诱导型差异表达基selleck Alpelisib因64个,主要对其中的6个光合作用相关基因,3个表观遗传相关基因,1个反转座子等基因进行深入分析,涉及到光合作用、氮代谢途径、卟啉与叶绿素代谢通路、植物昼夜节律途径、泛素化、苯丙烷类的生物合成等通路。说明抗性系具有独特的抵御臭氧胁迫的途径。此外,发现抗性系中反转录转座子(LOC＿Os07g10060)在抗性系中显著差异表达,并且调控侧翼基因的表达。这也是反转座子在抗臭氧胁迫中作用的首例报道。5.对64个抗性系特异性的核心诱导型臭氧响应基因进一步筛选。随机筛选出对10个候选基因进行q RT-PCR验证,基因的表达量变化与转录组数据趋势一致。为后续水稻耐臭氧分子机制的研究奠定了关键前期基础。AMG510体内实验剂量本研究从转录组揭示水稻表观突变体耐臭氧的分子机制,为表观遗传学在水稻耐臭氧新品种选育提中的应用提供思路,筛选到的耐臭氧候选基因为解决作物育种工作中不可避免的臭氧胁迫危机提供了理论基础。