温带莲与热带莲杂交F1代的等位基因特异性表达研究

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基本信息

  • 批准号:
    31700197
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0202.植物系统发生与进化
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The degree of rhizome enlargement and florescence are highly divergent between the temperate and tropical (Asian) lotus ecotypes, which is further reflected by large quantities of differentially expressed genes associated with these two traits between these two ecotypes by comparative transcriptomic studies. However, the genetic basis of these transcriptional divergence between temperate and tropical lotus remains unclear. I plan to apply allele-specific expression analysis on transcriptomes from rhizome, flower bud and young leaf of temperate lotus, tropical lotus and their F1 hybrids to explore allele expression imbalance in F1 for identification of genes with cis-regulatory variation and trans-regulatory variation; I will further investigate the upstream and downstream regulatory sequences of all genes in terms of SNP, InDel and insertion/deletion of transposable element between the two parental lotuses by genome resequencing analyses in order to elucidate the causal relationship between the regulatory region divergence and the degree of allele expression imbalance. Implementation of this project will uncover the molecular mechanisms behind the transcriptional and phenotypic divergence between temperate and tropical lotus in terms of genomic variation, and the gene-regulation-related genetic variations will serve to future marker assisted breeding of lotus.
亚洲莲中的温带莲和热带莲在地下茎膨大和花期等表型上存在明显差异,比较转录组学研究也发现两种生态型间关于这两个性状的重要功能基因存在表达模式的差异。然而,造成这两种生态型莲基因表达模式分化背后的遗传变异基础尚不明确。申请人拟采用等位基因特异性表达(ASE)研究手段分析温带莲、热带莲及它们的杂交F1代的地下茎、花苞和直立叶的转录组,探索杂交F1代中发生的等位基因表达不平衡现象,以寻找顺式调控变异和反式调控变异的基因;进一步利用基因组重测序分析温带莲、热带莲两亲本间功能基因上下游调控区序列在SNP、InDel和转座子的插入移除这三个方面的遗传变异,从而揭示调控区序列分化与等位基因表达不平衡现象之间的因果关系。本项目的实施能从遗传变异角度揭示温带莲和热带莲之间基因表达、表型分化的分子机理,其中基因表达调控相关的遗传变异可有效地服务于今后莲的分子标记辅助育种。

结项摘要

遗传变异(特别是顺式调控变异)在植物表型多样化以及适应性进化中扮演重要角色。温带莲与热带莲是莲的两大生态型,它们的地下茎膨大程度有明显的差异,温带莲相对膨大的地下茎与其冬眠(过冬)相关。为了理解顺式调控分化在温带莲与热带莲适应性进化中所扮演的角色,我们对两种生态型莲的杂交F1代个体的花、叶和地下茎组织进行了等位基因异性表达分析。对于杂交F1代个体所有组织来说,全基因组约36%的基因表现出等位基因异性表达,并且约3%的基因在所有组织中都有一致的表达偏向性。绝大多数发生过等位基因特异性表达的基因在所有调查到的组织样本中都偏向于热带莲亲本,暗示着杂交个体中热带莲亲本的基因组相对于温带莲亲本基因组来说呈现出表达水平上的显性现象。我们进一步发现表达发生亲本偏向性的基因与两种生态型莲的表型分化有关,尤其体现在地下茎中代谢与植物激素等通路。总体来说,该研究揭示两种生态型莲的顺式调控分化的全景,突出了顺式调控在适应不同气候环境而发生地下茎膨大变异中所扮演的重要角色。

项目成果

期刊论文数量(8)
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 reappraisal of the phylogenetic placement of the Aquilegia whole-genome duplication.
重新评估耧斗菜全基因组重复的系统发育位置。
  • DOI:
    10.1186/s13059-020-02212-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Genome Biology
  • 影响因子:
    12.3
  • 作者:
    Shi Tao;Chen Jinming
  • 通讯作者:
    Chen Jinming
Nelumbo genome database, an integrative resource for gene expression and variants of Nelumbo nucifera
荷花基因组数据库,荷花基因表达和变体的综合资源
  • DOI:
    10.1038/s41597-021-00828-8
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Scientific Data
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Li Hui;Yang Xingyu;Zhang Yue;Gao Zhiyan;Liang Yuting;Chen Jinming;Shi Tao
  • 通讯作者:
    Shi Tao
The complexity of alternative splicing and landscape of tissue-specific expression in lotus (Nelumbo nucifera) unveiled by Illumina- and single-molecule real-time-based RNA-sequencing
Illumina 和单分子实时 RNA 测序揭示了莲花 (Nelumbo nucifera) 中选择性剪接的复杂性和组织特异性表达情况
  • DOI:
    10.1093/dnares/dsz010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    DNA Research
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yue Zhang;Tonny Maraga Nyong'A;Tao Shi;Pingfang Yang
  • 通讯作者:
    Pingfang Yang
Integrative expression network analysis of microRNA and gene isoforms in sacred lotus
圣莲中 microRNA 和基因亚型的整合表达网络分析
  • DOI:
    10.1186/s12864-020-06853-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    BMC Genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Zhang Yue;Rahmani Razgar Seyed;Yang Xingyu;Chen Jinming;Shi Tao
  • 通讯作者:
    Shi Tao
Distinct Expression and Methylation Patterns for Genes with Different Fates following a Single Whole-Genome Duplication in Flowering Plants
开花植物中单次全基因组复制后具有不同命运的基因的不同表达和甲基化模式
  • DOI:
    10.1093/molbev/msaa105
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Molecular Biology and Evolution
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Shi Tao;Rahmani Razgar Seyed;Gugger Paul F.;Wang Muhua;Li Hui;Zhang Yue;Li Zhizhong;Wang Qingfeng;Van de Peer Yves;Marchal Kathleen;Chen Jinming
  • 通讯作者:
    Chen Jinming

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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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