基于高通量测序的棉花DNase I 超敏感位点的鉴定与分析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31471170
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

DNase I hypersensitive sites (DHSs) are specific chromatin regions, which bind with regulatory factors and cause the hypersensitivity of DNase I cleavage.Therefore, DHSs have been identified as the maker of regulatory element in chromatin. Based on the accuracy and reliability in identification of regulatory element, DHSs mapping has been long considered the gold-standard for identification of various classes of regulatory elements. In early studies,DHSs were identified using traditional Southern blot assay, which has a low through-put nature and limits analysis to small regions of the genome. Recently, a new strategy based on high-throughput sequencing (DNase-seq) was developed and used to simultaneously identify thousands of DHSs from the whole-genome-level. Results showed that it had a high efficiency and reliability in the identification of DHSs and regulatory elements. In this study, we will conduct the identification and analysis of cotton DHSs based on DNase-seq combining with the characterizing of histone modification, transcription and DNase I footprints. By comparison and analysis, we will elucidate the association between DHSs and their corresponding regulatory elements. To check its reliability, we will check the function of candidate regulatory elements by transgenic assay. We believe that this study will provide useful information and a powerful tool for identification of regulatory elements and further genetic improvement in cotton.
DNase Ⅰ超敏感位点(DH位点)是染色质上对DNase I 高度敏感的特殊区域,它通常是由于调控因子的结合导致,因此与各种调控元件紧密关联。通过它可以准确地预测不同基因调控元件,也因此被称为调控元件鉴定的"金标准"。早期的DH位点研究主要基于southern杂交技术,由于检测效率低,不适合大量或基因组水平的DH位点分析。最近,基于高通量测序技术,研究者开发出一种兼具高效性和高灵敏度的DH位点分析方法-DNase-seq。这一方法实现了人们从全基因组水平高效、准确的进行DH位点鉴定及相应调控元件分析的目标。本研究将以DNase-seq为基础,结合组蛋白修饰、转录组及DNase I印记等数据,开展棉花DH位点的鉴定与分析工作。希望通过比较分析,明确不同调控元件与DH位点的内在联系;并通过预测及验证不同调控元件来检验该方法的可靠性,为棉花基因调控元件的发掘以及遗传改良应用奠定基础。

结项摘要

DNase I超敏感位点(DH位点)与基因表达调控元件有着高度的关联性。基于高通量测序的DNase-seq技术的开发为从基因组水平快速、准确的进行调控元件鉴定开辟了一条新途径。为了能够从全基因组水平发掘分析棉花基因表达调控元件,发掘棉花重要农艺性状基因调控因子,我们开展棉花了DH 位点的鉴定与分析工作。分别构建了陆地棉及其理论祖先种中棉与雷蒙德氏棉的DH图谱;结合转录组、组蛋白修饰分析,明确了不同棉种DH位点的特征;结合H3K27Ac与H3K27Me3两种组蛋白修饰特征,分离获得了具有增强基因表达活性的增强子DH;结合转录因子RNA polymerase II subunit B1全基因组分布分析,筛选出具有启动子活性的DH位点,并通过功能验证证实预测的可靠性;与之同时,系统开展了DH技术体系的改良探索,建立了简单、可靠的新的DH技术方法;并在不同单双子叶物种开展了尝试,构建了适合不同物种的成熟的DH试验技术及生物信息分析方法;结合未来深入研究需要,进一步探索开展了染色质空间分布、着丝粒DNA组成及结构以及染色体特异细胞学标记开发的分析工作,为未来DH位点所代表的调控元件的功能研究奠定了基础;研究相关结果截至目前,已发表文章10篇,其中SCI 杂志文章8篇;英文专著两个章节;申请专利4项,已授权1项。本研究为棉花基因组中基因表达调控元件的发掘提供了新的策略和数据,在棉花遗传育种改良上有着重要的应用潜力。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A and D genomes spatial separation at somatic metaphase in tetraploid cotton: evidence for genomic disposition in a polyploid plant
四倍体棉花体细胞中期的 A 和 D 基因组空间分离:多倍体植物基因组分布的证据。
  • DOI:
    10.1111/tpj.13074
  • 发表时间:
    2015-12-01
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Han, Jinlei;Zhou, Baoliang;Wang, Kai
  • 通讯作者:
    Wang, Kai
3C and 3C-based techniques: the powerful tools for spatial genome organization deciphering.
3C 和基于 3C 的技术:空间基因组组织解密的强大工具
  • DOI:
    10.1186/s13039-018-0368-2
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Molecular cytogenetics
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Han J;Zhang Z;Wang K
  • 通讯作者:
    Wang K
Comprehensively Characterizing the Cytological Features of Saccharum spontaneum by the Development of a Complete Set of Chromosome-Specific Oligo Probes.
通过开发一整套染色体特异性寡核苷酸探针来全面表征自发糖的细胞学特征
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.01624
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Meng Z;Zhang Z;Yan T;Lin Q;Wang Y;Huang W;Huang Y;Li Z;Yu Q;Wang J;Wang K
  • 通讯作者:
    Wang K
Isolation and characterization of centromeric repetitive DNA sequences in Saccharum spontaneum.
自发糖着丝粒重复 DNA 序列的分离和表征。
  • DOI:
    10.1038/srep41659
  • 发表时间:
    2017-01-30
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang W;Zuo S;Li Z;Meng Z;Han J;Song J;Pan YB;Wang K
  • 通讯作者:
    Wang K
Comprehensive cytological characterization of the Gossypium hirsutum genome based on the development of a set of chromosome cytological markers
基于一组染色体细胞学标记的开发,对陆地棉基因组进行全面的细胞学表征
  • DOI:
    10.1016/j.cj.2016.04.001
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    The Crop Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wenbo Shan;Yanqin Jiang;Jinlei Han;Kai Wang
  • 通讯作者:
    Kai Wang

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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
    张健;李术才;李召峰;杨磊;张庆松;王凯;齐延海;林荣峰
  • 通讯作者:
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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

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          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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