植物春化起始的分子机制及新作用因子挖掘

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571322
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0601.遗传物质结构与功能
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

For winter annual plants, the exposure to a prolonged cold is essential to flower in the spring. This process is called as vernalization, which involves the traditional epigenetic gene silencing mechanism. In Arabidopsis, the main target of vernalization is the FLC gene, and the silencing mechanism requires the long non-coding RNAs (lncRNAs) COOLAIR and COLDAIR, and the Polycomb Repressive Complex PHD-PRC2 for quantitatively decreasing of H3K36me3 and increasing of H3K27me3 levels. It has been reported that the earliest events for proper vernalization initiation are the reduction of H3K36me3 level and the induction of COOLAIR RNA expression. However, the regulatory mechanism for vernalization initiation, like how the H3K36me3 demethylation process regulated, have not been investigated. This project will: 1) analyze the H3K36me3 methyltransferases activities during vernalization initiation; 2) identify the H3K36me3 demethylases that function in vernalization initiation; and 3) how lncRNA COOLAIR involved in initiation of vernalization. Results obtained from this project will reveal the mechanism of vernalization initiation and identify new components involved in this process. I believe that this project will achieve a significant progress and breakthrough in plant epigenetics like histone modifications regulation and lncRNA functions; and may guide for better crop production.
春化是促进冬性植物开花的重要途径,在拟南芥中春化可导致FLC基因发生沉默。目前已知这一过程需要多种成分参与,包括长链非编码RNA COOLAIR、 COLDAIR以及多梳族蛋白复合体PHD-PRC2等。它们通过调节H3K36me3和H3K27me3修饰水平发挥作用。已知春化过程中最早发生的事件包括H3K36me3修饰水平下降和COOLAIR表达水平上调,但启动春化的具体调控机理尚不清楚。本项目将通过分析1)组蛋白H3K36me3甲基转移酶活性在春化早期是否被抑制;2)寻找在春化早期发挥作用的H3K36me3去甲基化酶;和3)COOLAIR如何协助春化早期H3K36me3去甲基化过程来控制FLC基因的沉默等三方面来解析春化早期H3K36me3去甲基化的发生机制并寻找这一过程中新的作用因子。实施本项目将在植物表观遗传学包括组蛋白修饰和长链非编码RNA调控机理方面产生新理论,并可望指导农业生产。

结项摘要

模式植物拟南芥的春化途径通过低温稳定抑制FLC基因表达从而促进开花。在该项目的支持下,本组发现内含子中的转座子在调控宿主基因FLC表达以及春化起始过程中发挥重要功能,并取得以下重要研究成果:1)通过正向遗传筛选,我们发现RNA聚合酶VI和V对维持FLC正常表达至关重要;2)在RNA聚合酶VI和V功能缺失的突变体中,内含子中的转座子介导的非正常转录起始导致产生非正常的FLCTE转录本;3)RNA聚合酶VI和V通过在内含子中建立DNA甲基化和H3K9二甲基化来抑制转座子介导的非正常转录起始;4)我们发现RNA介导的DNA甲基化途径(RdDM pathway)抑制内含子转座子介导的非正常转录起始这个机制在拟南芥基因组普遍存在;5)维持FLC内含子中的转座子异染色质状态使得植物正常响应春化,以及低温春化可以抑制FLCTE转录本产生。这些结果表明,内含子转座子可以通过调控基因的转录起始来影响植物对春化的响应,拓展了学界对植物春化起始机制的认识。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Plant HP1 protein ADCP1 links multivalent H3K9 methylation readout to heterochromatin formation
植物 HP1 蛋白 ADCP1 将多价 H3K9 甲基化读数与异染色质形成联系起来
  • DOI:
    10.1038/s41422-018-0104-9
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    CELL RESEARCH
  • 影响因子:
    44.1
  • 作者:
    Zhao, Shuai;Cheng, Lingling;Li, Haitao
  • 通讯作者:
    Li, Haitao
EARLY FLOWERING IN SHORT DAYS (EFS) regulates the seed size in Arabidopsis
短日提早开花 (EFS) 调节拟南芥种子大小
  • DOI:
    10.1007/s11427-017-9236-x
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA-LIFE SCIENCES
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Cheng,Lingling;Shafiq,Sarfraz;Sun,Qianwen
  • 通讯作者:
    Sun,Qianwen
Intronic heterochromatin prevents cryptic transcription initiation in Arabidopsis
内含子异染色质阻止拟南芥中神秘的转录起始
  • DOI:
    10.1111/tpj
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Journal
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Jincong Zhou;Liangyu Liu;Qin Li;Wei Xu;Kuan Li;Zhiwei Wang;Qianwen Sun
  • 通讯作者:
    Qianwen Sun

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其他文献

三链染色质结构R-loop的研究进展:从检测方法到生物学功能
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国科学:生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周劲聪;王文杰;孙前文
  • 通讯作者:
    孙前文

其他文献

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孙前文的其他基金

R-loops调控拟南芥叶绿体基因组稳定性的新机制
  • 批准号:
    32170321
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
拟南芥转录起始区反义长非编码RNA形成R-loop的调控机制及功能研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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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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