水稻非整倍性基因组表达与表观遗传调控特征研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571266
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 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:
    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

Aneuploidy involves changes in chromosomal copy number compared with normal euploid genotypes. Aneuploidy causes severe developmental defects and is a condition frequently found in tumor cells. Aneuploidy genome is in the state of unbalance,which affects the global genome transcriptional and epigenetic regulation. Studies of gene expression in aneuploids in a variety of species have claimed many different types of responses. Studies of individual genes suggest that there are both structural gene dosage effects and compensation in aneuploids, and that subtle trans-acting effects across the genome are quite prevalent. Moreover,researches of epigenomic in aneuploidy in less species have widespread alterations, such as DNA methylation and histone modification..Although the phenotypic manifestations of aneuploidy are usually apparent, information about the underlying alterations instructure, expression, and epigenetic modification of aneuploidy genome is still sparse. Plants generally tolerate aneuploidy better than animals. Through colchicine treatment and breeding strategies, we have obtained a set of trisomy in rice. This possibility, combined with the genomics and epigenetics tools available for rice, provides a powerful means to assess systematically the epigenomic and transcriptomic signatures of aneuploidy. In preliminary studies, we analyzed two kinds of aneuploidy genome expression characteristics. The results showed that the expression of genes involved in cell metabolism and reproduction has common characteristics in different aneuploidy genome. .In this project, We are going to profile gene expression, genome-wide specific DNA methylation and histone modificationin a set of trisomic byusing the following approaches: Q-PCR, RT-PCR, ChIP-PCR, MSPCR, RNA-seq, MeDIP-seq and ChIP-seq. The results will reveal characteristics of gene expression and epigenetic regulation in rice aneuploidy genome. We will focus on the key to exploit the characteristics of genes involved in cell metabolism and reproduction. Furthemore, combined with gene functional analysis and its effect on the phenotype, cell division behavior, the results will provide the construction of regulation network associated with gene expression and epigenetic modifications.
非整倍性变异是染色体数目变异主要类型之一。研究表明由于非整倍体基因组处于不平衡状态,因此整个基因组转录和表观遗传调控都会受到影响。本实验室在多年的水稻细胞遗传研究过程中,积累了一系列水稻非整倍性材料,为深入研究非整倍性基因组表达与表观遗传调控特征提供了丰富遗传资源。在前期研究中,我们分析了两种非整倍性基因组的表达特征,并且发现细胞代谢与繁殖相关基因的表达在不同非整倍体中具有共性特征。本研究拟以水稻成套初级三体材料为重点研究对象,以叶片和愈伤组织为研究材料,通过Q-PCR、RT-PCR、ChIP-PCR、MSPCR、RNA-seq、MeDIP-seq、ChIP-seq等研究技术明确水稻基因表达特征和表观遗传调控特征。并结合基因功能分析及其对表型、分裂行为的影响,挖掘非整倍性基因组在细胞代谢和繁殖相关基因表达、表观遗传调控特征,构建相关基因表达与表观修饰调控网络。

结项摘要

非整倍性变异是染色体数目变异主要类型之一。研究表明由于非整倍体基因组处于不平衡状态,因此整个基因组转录和表观遗传调控都会受到影响。通过本项目的实施,发现剂量效应与剂量补偿效应共存于不同非整倍体材料中,绝大多数基因表现为补偿效应,剂量效应的基因所占比例较小。通过GO富集分析和pathway富集分析发现在两个不同来源的非整倍体中存在与环境压力应激反应,细胞代谢、繁殖相关基因的共同上调或下调的共性特征,而与所添加染色体不存在相关性。对染色体片段重复材料进行转录组分析发现片段重复会影响基因组的表达。重复片段区域34.60%的基因表现出正剂量效应,经有性繁殖后,子代中表现剂量效应的基因数目发生下调。表明染色体片段重复区域的基因表现出明显的剂量效应,却对全基因组表达影响较小。说明水稻应对片段重复存在自我调控的能力,特别是通过有性繁殖减少其对自身生长发育的影响。另外通过LC-MS/MS、ChIP-PCR、ChIP-seq等技术对新型组蛋白修饰在水稻蛋白组分布特征及调控基因表达特征进行研究,发现新型组蛋白巴豆酰化和丁酰化修饰程度与基因表达成正相关,并且可以与乙酰化修饰共同促进基因的表达。为解析非整倍体的组蛋白修饰的表观遗传调控特征奠定基础。相关结果发表SCI论文5篇,中文权威1篇;培养博、硕士生6名。项目主持人2016年入选江苏省333工程第三层次培养对象。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Global proteome analysis links lysine acetylation to diverse functions in Oryza sativa
全球蛋白质组分析将赖氨酸乙酰化与水稻的多种功能联系起来
  • DOI:
    10.1002/pmic.201700036
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Proteomics
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Chao Xue;Shuai Liu;Chen Chen;Jun Zhu;Xibin Yang;Yong Zhou;Rui Guo;Zhiyun Gong
  • 通讯作者:
    Zhiyun Gong
多着丝粒水稻获得与分子细胞学鉴定
  • DOI:
    10.16872/j.cnki.1671-4652.2017.03.015
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    扬州大学学报(农业与生命科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张融;邓世峰;刘晓宇;薛超;王笑;龚志云
  • 通讯作者:
    龚志云
Dual-color oligo-FISH can reveal chromosomal variations and evolution in Oryza species
双色寡核苷酸 FISH 可以揭示水稻物种的染色体变异和进化
  • DOI:
    10.1111/tpj.14522
  • 发表时间:
    2019-10-12
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Liu, Xiaoyu;Sun, Shang;Gong, Zhiyun
  • 通讯作者:
    Gong, Zhiyun
Segmental Duplication of Chromosome 11 and its Implications for Cell Division and Genome-wide Expression in Rice.
水稻 11 号染色体的片段复制及其对细胞分裂和全基因组表达的影响
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-02796-9
  • 发表时间:
    2017-06-02
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang R;Xue C;Liu G;Liu X;Zhang M;Wang X;Zhang T;Gong Z
  • 通讯作者:
    Gong Z
Global Involvement of Lysine Crotonylation in Protein Modification and Transcription Regulation in Rice
赖氨酸巴豆酰化在水稻蛋白质修饰和转录调控中的全球参与
  • DOI:
    10.1074/mcp.ra118.000640
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    MOLECULAR & CELLULAR PROTEOMICS
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Liu, Shuai;Xue, Chao;Gong, Zhiyun
  • 通讯作者:
    Gong, Zhiyun

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其他文献

三倍体狗牙根染色体数目变异的分子细胞学鉴定
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    园艺学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚志云
  • 通讯作者:
    龚志云
Molecular-cytological identification and chromosome behavoir analysis of telotetrasomic in rice, , 2008,15 (3) :161-165
水稻端四体的分子细胞学鉴定及染色体行为分析, 2008,15(3):161-165
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Rice Science
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    龚志云
  • 通讯作者:
    龚志云
水稻单端体的获得及其分子细胞学鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于恒秀;龚志云;苏艳;顾铭洪
  • 通讯作者:
    顾铭洪
稻属不同染色体组着丝粒BAC克隆
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    遗传,2007,29(5-6):
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    裔传灯;龚志云;梁国华;王飞华
  • 通讯作者:
    王飞华
水稻着丝粒特异组蛋白CENH3抗体的制备与应用
  • DOI:
    10.16819/j.1001-7216.2017.7036
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国水稻科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛超;张融;郭瑞;刘帅;刘晓宇;沈明晨;邓世峰;龚志云
  • 通讯作者:
    龚志云

其他文献

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龚志云的其他基金

组蛋白乙酰转移酶p300基因OsHAC701在水稻低温应答中的功能研究
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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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