小RNA介导的甘蓝型油菜亚基因组间反式调控的全基因组模式研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31770250
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    童超波
  • 依托单位：
    中国农业科学院油料作物研究所
  • 学科分类：
    C0202.植物系统发生与进化
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Genome-wide subgenomic interaction should be occurred and regulated by small RNAs derived from each other in the polyploid. This trans-regulation of sRNAs is an important way to coordinate the expression of duplicated genes and play a key role in the evolution of polyploid. However, the way and pattern how subgenome interacted to regulate gene expression and epigenetic modification remains unclear. In this project, Brassica rapa, Brassica oleracea, Brassica napus and its extracted AA subgenome will be used as materials. Leaf and flower tissues from these species will be collected for mRNA sequencing, small RNA sequencing and bisulphite sequencing. By comparing the expression difference of miRNA, TE-derived siRNA and genes between tetraploid and diploids, the sRNAs and its targeted gene or TE involved in trans-regulation will be identified. We will investigate and compare the genome-wide pattern of subgenomic trans-regulation by miRNA-mRNA and siRNA-TE-nearby genes, and study their roles in regulating gene expression, TE methylation and expression divergence between duplicated genes in polyploid. These comprehensive analysis will be conducted to reveal the relationship between subgenomic interaction and the gene expression and epigenetic modification in polyploid. The proposed research will improve understanding and knowledge of the speciation, evolution and genomic plasticity of polyploid.
多倍体中不同亚基因组产生的小RNA可以相互作用于对方基因组，这种小RNA介导的反式调控是多倍体协调不同亚基因组表达和表观遗传变化的关键，对多倍体基因组塑性的产生和成功进化具有重要意义。然而，对于小RNA介导的亚基因组间反式调控如何调节基因表达和表观遗传变化以及反式调控的全基因组模式的研究相当缺乏。本项目拟采用二倍体白菜和甘蓝，四倍体甘蓝型油菜和特殊分离A亚基因组为材料，基于叶和花蕾的多组学数据，通过四倍体和二倍体基因组之间的相互比较，鉴定参与C对A亚基因组反式调控的小RNA和靶标基因/TE的类型，综合分析miRNA—靶标基因表达和TE衍生的siRNA—靶标TE甲基化—临近基因表达这两种反式调控对于多倍化后基因表达变化、TE甲基化变化以及A-C重复基因间表达分化的作用，解析小RNA介导的亚基因组间反式调控的全基因组模式。本项目的开展将有助于阐明多倍体物种形成、演化和基因组塑性形成的分子机理。

结项摘要

多倍体中不同亚基因组产生的小RNA可以相互作用于对方基因组，这种小RNA介导的反式调控是多倍体协调不同亚基因组表达和表观遗传变化的关键，对多倍体基因组塑性的产生和成功进化具有重要意义。本项目针对小RNA介导的亚基因组间反式调控如何调节基因表达和表观遗传变化这一科学问题开展研究，采用二倍体白菜和甘蓝，四倍体甘蓝型油菜和特殊分离A亚基因组为材料，通过四倍体和二倍体基因组之间的相互比较，鉴定参与C对A亚基因组反式调控的小RNA和靶标基因/TE的类型，综合分析miRNA—靶标基因表达和TE衍生的siRNA—靶标TE甲基化—临近基因表达这两种反式调控对于多倍化后基因表达变化、TE甲基化变化以及A-C重复基因间表达分化的作用。主要结果为：①通过四倍体及其分离A的基因组高深度重测序的比较分析，以及鉴定亚基因组交换区域和外缘物种渐渗片段等，明确了分离A基因组在分离过程中产生的序列变异占的比例极小，具备非常完整的基因组序列。②通过四倍体及其对应的分离A基因组转录组比较分析，发现24%的A基因在失去C基因组互作后表达发生变化，GO富集分析发现这些表达变化的基因主要集中在调控新陈代谢和基本细胞活动如氧化-还原反应，羧酸代谢过程，磷酸代谢过程，催化活性，激酶活性，转移酶活性等；③通过DMR分析，siRNA表达水平差异等分析，发现20%的A基因的表达变化通过小RNA介导TE甲基化沉默临近基因表达的方式实现表观调控，为互作表达变化的顺式调控；④TE在A和C同源基因上下游的非对称插入，通过RdDM机制沉默对应基因的表达，形成A和C同源基因表达分化显隐性关系；⑤TE在芸薹属三倍化起源的三份亚基因组LF，MF1和MF2之间的非对称插入，是LF表达显性形成的重要表观调控机制。本项目的开展，解析多倍体如何通过小RNA介导的亚基因组互作实现对两套（或多套）遗传物质的协调利用，有助于阐明多倍体物种形成、演化和基因组塑性形成的相关分子机理。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
A recessive high-density pod mutant resource of Brassica napus
甘蓝型油菜隐性高密度荚果突变体资源
  • DOI：
    10.1016/j.plantsci.2020.110411
  • 发表时间：
    2020-04-01
  • 期刊：
    PLANT SCIENCE
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Tang, Minqiang;Tong, Chaobo;Xiang, Yang
  • 通讯作者：
    Xiang, Yang
甘蓝型油菜类甜蛋白激酶BnTLK1与真菌病害抗性相关
  • DOI：
    10.19802/j.issn.1007-9084.2020090
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国油料作物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    钟雪;李祥;左蓉;刘杰;刘胜毅;白泽涛;童超波
  • 通讯作者：
    童超波
Mapping of a major QTL controlling plant height using a high-density genetic map and QTL-seq methods based on whole-genome resequencing in Brassica napus.
使用高密度遗传图谱和基于全基因组重测序的 QTL-seq 方法对甘蓝型油菜控制株高的主要 QTL 进行定位。
  • DOI：
    10.1093/g3journal/jkab118
  • 发表时间：
    2021-07-14
  • 期刊：
    G3 (Bethesda, Md.)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Dong Z;Alam MK;Xie M;Yang L;Liu J;Helal MMU;Huang J;Cheng X;Liu Y;Tong C;Zhao C;Liu S
  • 通讯作者：
    Liu S
A global survey of the transcriptome of allopolyploid Brassica napus based on single-molecule long-read isoform sequencing and Illumina-based RNA sequencing data
基于单分子长读长异构体测序和基于 Illumina 的 RNA 测序数据的异源多倍体甘蓝型油菜转录组的全球调查
  • DOI：
    10.1111/tpj.14754
  • 发表时间：
    2020-05-02
  • 期刊：
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Yao，Shengli;Liang，Fan;Liu，Shengyi
  • 通讯作者：
    Liu，Shengyi
A high-quality Brassica napus genome reveals expansion of transposable elements, subgenome evolution and disease resistance.
高质量甘蓝型油菜基因组揭示了转座元件的扩展、亚基因组进化和抗病性
  • DOI：
    10.1111/pbi.13493
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Plant biotechnology journal
  • 影响因子：
    13.8
  • 作者：
    Chen X;Tong C;Zhang X;Song A;Hu M;Dong W;Chen F;Wang Y;Tu J;Liu S;Tang H;Zhang L
  • 通讯作者：
    Zhang L

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其他文献

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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    中国科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周晏秋;覃瑞;刘胜毅;李刚;黄军艳;董彩华;程晓晖;刘虹;童超波
  • 通讯作者：
    童超波
中华猕猴桃基因组可变剪接事件鉴定及分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    中国科学:生命科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董彩华;程晓晖;刘虹;童超波
  • 通讯作者：
    童超波

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童超波的其他基金

多倍体甘蓝型油菜全基因组重复基因的可变剪切分化模式研究
  • 批准号：
    32370693
  • 批准年份：
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  • 资助金额：
    50 万元
  • 项目类别：
    面上项目
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  • 批准号：
    31301039
  • 批准年份：
    2013
  • 资助金额：
    22.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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