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一个新的RdRP基因调控水稻DNA甲基化与基因表达的机制研究
结题报告
批准号:
31671340
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
杨东雷
依托单位:
学科分类:
C0601.遗传物质结构与功能
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
叶文雪、王莉莉、郑克志、徐大超、李云、毕文停
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中文摘要
DNA甲基化是重要的表观遗传修饰,可以调控植物的生长发育与逆境响应等生命过程。RdDM(RNA指导的DNA甲基化)途径是介导DNA从头甲基化主要的分子途径。本项目利用我们所独有的遗传筛选体系分离和鉴定出水稻表观遗传突变体des1,在突变中沉默的转基因恢复超表达,图位克隆表明DES1编码一个RNA依赖的RNA聚合酶。与同源基因RDR2在RdDM中的作用不同,DES1可能通过siRNA不依赖的途径调控35S启动子上CG,CHG类型的DNA甲基化,维持转基因沉默。des1突变体影响了水稻的株型,穗型、粒型、育性等重要的农艺性状的发育,表明其可能在全基因组水平上调控基因的表达。本项目将在此基础上,利用遗传学和基因组学等手段阐明DES1介导DNA甲基化的建立与维持、调控基因表达的分子机制,并鉴定出DES1调控水稻株高、穗型和粒型发育的靶基因,并解析其表达调控的分子机制。
英文摘要
DNA methylation is an epigenetic mark that regulates plants development and growth, adaptation to various stresses. RNA-directed DNA Methylation is the main de novo DNA methylation pathway in plants. In this proposal, we use special genetic screen system to isolated and characterized an epigenetic silencing mutant, des1 in which the silenced gene restore to overexpression. Map-based cloning demonstrated that DES1 encode a RNA-dependent RNA Polymerase. DES1 might regulate the CG and CHG methylation on 35S promoter in a siRNA independent manner, eventually maintained gene silencing, which is inconsistent with the role of RDR2 in RdDM pathway. More importantly, the mutation in DES1 changed diverse agricultural traits formation including plant architecture, panicle architecture, grain size and fertility, which imply it regulating gene expression on whole genome scale. In this proposal, we will use genetics, genomics tools to decode the mechanism of DES1 mediating DNA methylation and regulating gene expression, to reveal the molecular genetic basis of DES1 controlling the development of plant height, panicle architecture and grain size.
DNA甲基化是调控基因与转座子表达的重要表观遗传标记。在植物中,RNA介导的DNA甲基化(RdDM) 是主要的从头甲基化分子途径。在模式植物拟南芥中,RdDM分子通路已经得到了很好的阐明,但是RdDM通路基因的突变体却没有明显的发育缺陷。RdDM的生物学功能成为了一个未被回答的问题。通过我们的项目实施,我们筛选到一个基因沉默抑制子-fem1,图位克隆表明其编码一个RNA依赖的RNA聚合酶。FEM1突变后,全基因组的CHH甲基化显著下降,24-nt siRNA几乎消失。更加有意思的是,雄性与雌性生殖发育出现缺陷,造成fem1的不育。穗子、雄蕊、雌蕊的CHH甲基化水平比幼苗明显提高,而且RdDM途径的大部分基因在生殖发育器官中的表达比幼苗有显著的上调,并且生殖器官CHH甲基化的提高大部分依赖于FEM1。这些证据表明生殖器官中全基因组水平的CHH甲基化上升是由于RdDM活性的增加引起的。在FEM1突变后,多个生殖发育基因启动子的CHH甲基化丧失,造成它们表达发生显著变化,这可能是造成其生殖发育缺陷的主要原因。总之,我们的研究工作表明了在水稻生殖器官中RdDM的增强保证了生殖发育的正常进行。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1038/s41421-018-0056-8.
发表时间:2018
期刊:Cell Discovery
影响因子:33.5
作者:Dong-Lei Yang;Guiping Zhang;Lili Wang;Jingwen Li;Dachao Xu;Cuiru Di;Kai Tang;Lan Yang;Liang Zeng;Daisuke Miki;Cheng-Guo Duan;Huiming Zhang;Jian-Kang Zhu
通讯作者:Jian-Kang Zhu
DOI:--
发表时间:2020
期刊:植物生理学报
影响因子:--
作者:殷雨萌;曾龙军;王莉莉;郑克志;徐大超;杨东雷
通讯作者:杨东雷
Four putative SWI2/SNF2 chromatin remodelers have dual roles in regulating DNA methylation in Arabidopsis.
四种假定的 SWI2/SNF2 染色质重塑蛋白在调节拟南芥 DNA 甲基化方面具有双重作用。
DOI:10.1038/s41421-018-0056-8
发表时间:2018
期刊:Cell discovery
影响因子:33.5
作者:Yang DL;Zhang G;Wang L;Li J;Xu D;Di C;Tang K;Yang L;Zeng L;Miki D;Duan CG;Zhang H;Zhu JK
通讯作者:Zhu JK
水杨酸与赤霉素互作调控水稻抗病与生长发育平衡的分子机理解析
  • 批准号:
    31970280
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    杨东雷
  • 依托单位:
国内基金
海外基金