水稻全基因组i-motif结构的鉴定及其形成机制的研究
批准号:
32201782
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
冯逸龙
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
冯逸龙
中文摘要
DNA胞嘧啶四联体(i-motif)结构通过其结构的形成及展开,对基因的表达进行调控,进而参与一系列重要生物学进程。与现阶段鸟嘌呤四联体(G-quadruplex, G4)结构相比较,i-motif结构在基因组学及植物生物学功能研究方面远远滞后,尤其是在其形成机制的表观遗传学分子基础方面,尚缺乏系统研究。本项目通过发展iM-IP-Seq的实验方法,在全基因水平检测不同环境pH条件下,鉴定野生型水稻及其甲基化修饰改变材料的i-motif结构的分布,并结合BS-Seq数据,解析野生型水稻i-motif结构的形成与环境pH及基因组甲基化修饰水平的关系。通过本项目的实施,一方面将有助于加深对i-motif功能的研究,为其基因表达调控的研究奠定基础,在i-motif的角度为基因表达调控的研究提供新思路;另一方面,其也为基于基因表达调控的植物表观遗传育种提供理论参考。
英文摘要
DNA i-motif is involved in a series of important biological processes, such as regulating gene expression, by structure folding and unfolding.Compared with g-quadruplex (G4) structure, i-motif structure is fall behind in the studies of genomics and plant biological functions, especially in the epigenetic molecular basis of its formation mechanism. In this research, iM-IP-Seq was developed to detect rice and its methylated modified materials i-motif distribution genome wide,which under different environmental pH conditions. Basing on BS-Seq data, the i-motif formation mechanism was analyzed, which depending on environmental pH and genome DNA methylation in rice.By proceed this project, one hand, it will help deepen the research of i-Motif biological function, lay a foundation of gene expression regulation study, and also provide new insight of the study on gene expression regulation from the perspective of i-motif. On the other hand, it also provides a theoretical reference for plant epigenetic breeding based on gene expression regulation.
i-Motif结构是由基因组DNA富含胞嘧啶区域,经折叠形成的四链非B型DNA二级结构。由于现阶段在人体及植物中,相关的报道较少,本研究将iM-IP-seq方法与重硫酸氢盐测序的方法联合起来,对对照组DNA(未经处理的天然基因组DNA)、低甲基化及高甲基化DNA在5.5pH及7.0pH条件下,水稻全基因组DNA的i-Motif结构的分布进行鉴定。本研究发现,在7.0pH条件下形成的iM结构具有高甲基化修饰水平。DNA的去甲基化及超甲基化作用对5.5pH及7.0pH条件下iMs的形成起到了不同的作用。低CG甲基化区域(差异甲基化区域)及高CHH (H 简并 A, C 及 T)甲基化区域能够单独或者协同高CG/CHG甲基化区域在调节pH依赖性iMs形成中起决定性作用。因此,本研究表明,DNA序列甲基化修饰水平可能在pH依赖性iMs的形成过程中起到了关键作用,加深了对pH及甲基化依赖的iMs形成调控的理解,具有重要的生物学意义及实际应用价值。
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