《小麥二倍體祖先種胚乳印跡基因的克隆鑑定及功能分析》是依託中國農業大學，由辛明明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：小麥二倍體祖先種胚乳印跡基因的克隆鑑定及功能分析
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：辛明明
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請課題擬以小麥二倍體祖先種烏拉爾圖小麥和粗山羊草為材料，利用高通量測序技術，綜合採用遺傳學、分子生物學及生物信息學多學科交叉手段，從全基因組水平上明確印跡基因的數目、模式及功能類別，分析其在不同小麥二倍體祖先種中的異同，並探討部分印跡基因在六倍體小麥背景下的印跡模式；在分子生物學水平上，初步查明表觀遺傳修飾與3-5個印跡基因的表達關係；在上述工作的基礎上，進一步採用轉基因策略，分析1-2個重要印跡基因的生物學功能，以期為明確印跡基因和種子發育的關係提供重要的參考依據。發表SCI論文1-2篇，培養研究生2-3名。
結題摘要
基因印跡是指在正交和反交當代種子中，來源於父本或母本的等位基因被特異沉默的一種表觀遺傳學現象。本研究利用轉錄組測序技術，從全基因組水平上分析了不同倍性小麥、不同發育時期胚乳中的印跡基因數量、種類及功能類別，為小麥多倍體形成過程中親本等位基因調控種子發育開闢了新的研究方向，同時也為親本衝突假說提供了有力的證據。主要結果如下： 1、利用二倍體小麥Y177和RM220做正反雜交，在其授粉後15和20天的胚乳中分別鑑定到84和61個印跡基因（去冗餘後共91個）；利用四倍體小麥津硬8號和SCAUP做正反雜交，在其授粉後15和20天的胚乳中分別鑑定到110和96個印跡基因（去冗餘後共135個）；利用六倍體小麥豆麥和科遺5214做正反雜交，在其授粉後15、20和25天的胚乳中分別鑑定到115、86和83個印跡基因（去冗餘後共146個）。通過分析不同發育時期的印跡基因，發現約47.3%（176/372）的印跡基因表達模式高度保守，而52.7%的印跡基因具有時空表達特異性。另外，研究發現MEGs和PEGs的表達量比非印跡基因的表達量高，MEGs的表達量比PEGs的表達量高。GO（Gene Ontology）分析發現MEGs主要參與了營養的代謝而PEGs參與基因的轉錄調控過程。 2、通過比較不同倍性小麥胚乳中鑑定的印跡基因，表明約50%（18/35）的印跡基因在小麥多倍體形成過程中表達模式具有保守性，其它印跡基因在小麥多倍化過程中印跡表達模式發生了分化。在四倍體小麥和六倍體小麥胚乳中，分別約23.1%（3/13）和40%（10/25）的部分同源基因同時表現為印跡表達。本實驗共發現37對部分同源基因在不同倍性小麥中是印跡基因。在所有比較的物種中，不同倍性小麥之間印跡基因的保守性最強。多倍化是生物界普遍存在的一種複雜生物學現象，但是多倍體植物的印跡基因研究目前尚未見報導。上述研究以典型的異源六倍體小麥及其供體祖先種為研究材料，發現基因印跡表達模式具有明顯的倍性和部分同源基因特異性，豐富了多倍體植物印跡基因及其與胚乳發育關係的認識，並揭示了物種親緣關係影響了基因印跡表達的保守性。以上結果發表在2018年的植物科學雜誌The Plant cell上（Yang 等, Plant Cell, 2018, 通訊作者）。
