《基因組異質性對減數分裂重組影響的ChIP-seq實驗驗證》是依託南京大學，由楊四海擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：基因組異質性對減數分裂重組影響的ChIP-seq實驗驗證
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：楊四海
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
減數分裂在有性生殖生物的生命周期中起著重要的作用。減數分裂的核心是染色體之間發生重組和交換，而重組產生的前提是減數分裂過程中的雙鏈斷鏈（DSB）的形成。我們前期的研究表明基因組中的遺傳異質性能促進DNA斷裂，進而促進突變與重組。但是雜合度對重組率的影響尚無直接的證據。為了進一步直接檢驗異質性對減數分裂重組的影響，本研究擬利用研究蛋白-DNA相互作用的ChIP-seq技術來直接檢測不同雜合度個體DSB的數量與突變的關係。同時，利用CHIP-seq，還能夠獲得植物減數分裂DSB首張精細圖譜。本研究擬揭示減數分裂重組及影響其產生與分布的分子機制，並進一步深入理解生物適應與演化的內在分子機制。
結題摘要
重組是基因組信息交流的重要途徑，也是生物多樣性的重要來源。重組的發生規律，影響因素以及在生物進化中有怎樣的意義，一直是遺傳進化領域的重要問題。圍繞著重組發生規律和進化意義存在著諸多理論和假設，例如基因組異質性能夠影響重組的發生，基因轉換偏好AT-GC類型，即“GC偏好”，及重組的誘變效應等。為了探索重組產生機制及發生規律，我們利用高分辨的四分孢子體和單倍體，以衣藻、酵母、粗糙脈孢菌、蜜蜂和熊蜂等物種一次減數分裂重組的發生規律和機制為核心，結合水稻和擬南芥為主要材料的ChIP-seq對重組是如何受到基因組異質性影響的進行了探索。嘗試通過分析重組的分布規律，探索減數分裂中重組發生和調控的分子機制。通過以擬南芥、衣藻、酵母和脈孢菌為主要實驗材料進行四分體測序，我們發現各物種間基因轉換規律都存在著明顯不同。酵母作為重組機制研究的模式生物，其基因轉換頻率和影像片段長度都遠遠大於其它物種，酵母的重組調控機制可能更為特殊。以往認為基因轉換存在著“GC偏好”，在進化中起到對衝突變的鹼基偏好的作用。但在本研究中，四種物種中都沒有檢測到明顯的GC偏好，說明這一現象在生物界中可能並不廣泛存在，而基因轉換可能起到其它的進化功能。重組和突變都是生物變異的重要來源，此前研究在多個物種中都發現重組具有著誘變的功能，而在本研究中，蜜蜂雖然重組頻率遠高於熊蜂，但經過檢測，二者的突變率差異卻並不明顯。這一事實表明昆蟲中重組可能並沒有很強的誘變效果，重組率和突變率之間可能並沒有共進化關係。對水稻和擬南芥開花期ChiP-Seq的數據分析表明，減數分裂的捕獲和樣本精確取樣時期有著非常大的關係，在對花形成時期需要進一步的分類取樣具有非常大的必要性。通過對多個物種中的重組現象統一套用較為精準的方法進行比較研究，我們對多個物種中的重組規律進行了揭示，這些結果對於揭示重組事件，特別是基因轉換的分子機制和進化上的意義有著重要的啟示，為進一步研究重組規律提供了基礎。
