SbALKBH1A介导DNA 6mA影响高粱胚性愈伤再生能力的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31900427
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    周超
  • 依托单位：
    三峡大学
  • 学科分类：
    C0601.遗传物质结构与功能
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Sorghum bicolor is an important cereal crop. Low callus regeneration ability of sorghum limits establishment of an efficient genetic transformation system. This is the bottleneck of fundamental research and genetic improvement in sorghum. We obtained two types of embryonic callus with different regeneration capacity from immature embryo in sorghum cultivar Sb19. N6-methyladenine (6mA) was significantly different in these two types of embryonic callus, and DNA adenine demethylase SbALKBH1A is highly expressed in the callus with higher regeneration capacity. My published data showed that 6mA, mediated by OsALKBH1, played an important role in rice development. Similarly, we assumed that 6mA mediated by SbALKBH1A may affect regeneration capacity of sorghum embryonic callus, but the mechanism is not clear. This project intends to apply 6mA-IP-seq and RNA-seq during sorghum callus regeneration to study gene expression profile regulated by 6mA; Then, SbALKBH1A mutant and transgenic plants are obtained to screen candidated genes and related pathway by using high-throughput sequencing techniques in callus tissues. Further analysis will be applied to identify mechanism of 6mA, mediated by SbALKBH1A, in affecting regeneration capacity of sorghum embryonic callus. Thus, this project will provide genetic resources and theoretical guidance for establishment of an efficient regeneration system.
高粱是重要的谷类作物。愈伤再生能力低下限制了高粱高效遗传转化体系的建立，这成为高粱基础研究和遗传改良的瓶颈。申请人以高粱品种Sb19幼胚为材料，获得再生能力不同的两种胚性愈伤，发现N6-甲基腺嘌呤（6mA）在两种胚性愈伤中存在显著差异，且DNA去腺嘌呤甲基化酶基因SbALKBH1A在再生能力较强的胚性愈伤中高表达。申请人已发表结果表明OsALKBH1介导6mA在水稻生长发育中具有重要作用。据此推测SbALKBH1A可能介导6mA影响高粱胚性愈伤的再生能力，但其作用机制并不清楚。本项目拟利用6mA-IP-seq和RNA-seq等技术研究6mA在高粱胚性愈伤再生过程中的基因表达调控规律；构建SbALKBH1A突变体和转基因材料，对其愈伤组织采用高通量测序技术筛选候选基因并分析相关通路，以解析SbALKBH1A介导6mA影响胚性愈伤再生能力的机制，为建立高粱高效再生体系提供基因资源和理论基础。

结项摘要

高粱是重要的谷类作物之一。愈伤再生能力低下限制了高粱高效遗传转化体系的建立，这成为基础研究和遗传改良的瓶颈。本项目主要完成以下四个方面的研究内容：（1）以三种不同再生能力的高粱愈伤为研究对象，绘制了全基因组转录图谱。结果表明：植物核糖体、木质素代谢以及糖类代谢可能参与了高粱愈伤再生过程。（2）揭示全基因组范围内组蛋白甲基化（H3K4、H3K27和H3K36的二甲基化和三甲基化）对mRNA和lncRNA基因的表达调控规律。H3K4me3和H3K36me3的协同修饰在mRNA基因活跃表达的背景下与lincRNA的产生负相关。（3）解析高粱基因组上可及染色质区（ACR）图谱以及其调控基因表达规律。本项目鉴定到高粱全基因组21077个ACRs，并比对到22.9%的基因和2.7%的重复序列。在转录起始位点附近ACR存在一个窄而尖的信号峰，而整个基因区上的信号则相对弱而宽；从转录终止位点到其下游区域有一个明显而宽的峰。另外，基因表达水平和ACRs分布密度之间的相关性依赖于ACRs位置，并且基因区ACR的累积会增强基因间ACR关联基因转录活性。（4）解析高粱基因组中6mA修饰图谱，并初步研究腺嘌呤甲基转移酶和去甲基化酶基因在愈伤再生过程中的作用。本项目发现6mA的分布以及调控基因表达方面存在保守性。基因区间的6mA与基因活跃表达相关，而且基因区的ACR可能参与这个过程。本项目对10个SbALKBH腺嘌呤去甲基化酶，6个SbMTA等在内的甲基转移酶进行克隆、酶活等实验，并利用酵母双杂交实验确定SbMTA等互作蛋白。本项目在不同再生能力的愈伤中获得SbALKBH1等基因的遗传转化材料，转化结果表明SbALKBH1等基因可能影响愈伤再生过程。这些研究结果为高粱高效再生和遗传转化体系的建立提供基因资源和理论基础。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Genome-Wide Identification and Characterization of Main Histone Modifications in Sorghum Decipher Regulatory Mechanisms Involved by mRNA and Long Noncoding RNA Genes
高粱破译调控机制中 mRNA 和长非编码 RNA 基因主要组蛋白修饰的全基因组鉴定和表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Chao Zhou;Hanlin Zhou;Xueping Ma;Huilan Yang;Ping Wang;Guodong Wang;Lanlan Zheng;Yonghong Zhang;Xiaoyun Liu
  • 通讯作者：
    Xiaoyun Liu
Functional interplay of histone lysine 2-hydroxyisobutyrylation and acetylation in Arabidopsis under dark-induced starvation.
黑暗饥饿下拟南芥组蛋白赖氨酸2-羟基异丁酰化和乙酰化的功能相互作用
  • DOI：
    10.1093/nar/gkab536
  • 发表时间：
    2021-07-21
  • 期刊：
    Nucleic acids research
  • 影响因子：
    14.9
  • 作者：
    Zheng L;Li C;Ma X;Zhou H;Liu Y;Wang P;Yang H;Tamada Y;Huang J;Wang C;Hu Z;Wang X;Wang G;Li H;Hu J;Liu X;Zhou C;Zhang Y
  • 通讯作者：
    Zhang Y
Accessible chromatin regions and their functional interrelations with gene transcription and epigenetic modifications in sorghum genome.
高粱基因组中可接近的染色质区域及其与基因转录和表观遗传修饰的功能相互关系。
  • DOI：
    10.1016/j.xplc.2020.100140
  • 发表时间：
    2021-01-11
  • 期刊：
    Plant communications
  • 影响因子：
    10.5
  • 作者：
    Zhou C;Yuan Z;Ma X;Yang H;Wang P;Zheng L;Zhang Y;Liu X
  • 通讯作者：
    Liu X
Transcriptome sequencing analysis of sorghum callus with various regeneration capacities
不同再生能力高粱愈伤组织的转录组测序分析
  • DOI：
    10.1007/s00425-021-03683-4
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    Planta
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Chao Zhou;Sijia Wang;Hanlin Zhou;Zhu Yuan;Tao Zhou;Yonghong Zhang;Sen Xiang;Fang Yang;Xiangling shen;Dechun Zhang
  • 通讯作者：
    Dechun Zhang

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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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