水稻H3K27me3标记基因的三维基因组结构解析及其调控抽穗期的机理研究
批准号:
32070612
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李兴旺
依托单位:
学科分类:
遗传物质结构与功能
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李兴旺
中文摘要
组蛋白H3K27me3是一类动植物保守的抑制基因表达的表观遗传修饰,标记了水稻约18%的基因,其中包括很多控制水稻重要农艺性状的基因。但是,这些基因参与的基因组三维空间结构及其在互作基因转录调控过程中的功能还不清楚。本项目拟利用我们在植物中建立的高分辨率三维基因组研究方法Long-read ChIA-PET,绘制水稻不同组织中H3K27me3标记基因的高分辨率三维基因组互作图谱,揭示其动态变化规律及其协同调控基因表达的机理。另外,通过四个水稻PRC2复合体编码基因突变体,揭示这些突变体和野生型之间差异的H3K27me3修饰和三维基因组结构,研究PRC2复合体参与调控三维基因组结构的分子机制。进一步拓展对PRC2复合体功能的认识,解析关键基因的远程互作控制水稻抽穗期的分子机制。
英文摘要
Histone H3K27me3 is a type of conservative epigenetic modification repressing gene expression across plants and animals. It marks about 18% of rice genes, including many controlling important agronomic traits. However, the 3D genome organization of these H3K27me3-marked genes and their potential roles in regulating the cooperative expression of interacting genes remain elusive. Here, we applied long-read ChIA-PET method to map high-resolution 3D genome interaction maps involved H3K27me3-marked genes in three rice tissues, and tried to reveal the 3D genome dynamic of these genes and the mechanism of cooperative transcription of anchor genes. Meanwhile, by utilizing four mutants of core PRC2 complex subunits that affect the H3K27me3 modification, we compared the difference of 3D genome structure and epigenetic modification between these mutants and wild type, and studied the function and molecular mechanism of PRC2 complex in 3D genome structure formation. This study will advance the understanding of PRC2 complex function and decipher the mechanism of long-range chromatin interactions connecting key genes in controlling heading date in rice.
真核生物的线性染色质在细胞核内折叠形成多层级的三维结构,参与基因转录、DNA 复制和 DNA 修复等多种生物学过程。近年来,植物中不同分辨率下的三维基因组架构及其对基因表达的潜在调控作用得到了广泛研究。本项目利用Long-read ChIA-PET技术构建了水稻H3K27me3标记基因参与的三维基因组互作图谱,揭示了H3K27me3介导的水稻开花基因间三维交互簇及其调控抽穗期的机理,解析了PRC2复合体参与调控三维基因组结构的分子机制。另外,我们也绘制了水稻H3K27me3 介导染色质互作的单倍型图谱,鉴定了大量等位基因特异性染色质互作,揭示了基因沉默表达的拓扑调控机制。最后,我们分析了突变体osdrm2与野生型之间H3K27me3相关的染色体构象差异,阐明了OsDRM2在水稻三维基因组结构中的功能。在 Nature Plants(第1标注)和Plant Biotechnology Journal(第1标注)等期刊发表标注了该项目的学术论文6篇,已接收论文1篇。 这些成果对下一步深入开展水稻等植物表观基因组学和功能基因组学研究具有重要科学价值。
水稻三维基因组结构及其与表观遗传修饰的关系研究
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批准号:31771422
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2017
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负责人:李兴旺
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依托单位:
国内基金
海外基金