水稻著絲粒DNA變異及其影響植株生長發育機制研究

《水稻著絲粒DNA變異及其影響植株生長發育機制研究》是依託揚州大學，由龔志雲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻著絲粒DNA變異及其影響植株生長發育機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龔志雲
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

著絲粒是真核生物染色體基本功能元件，是DNA和蛋白質的複合體。在著絲粒區域存在特異H3 (CENH3) 和正常H3。最新研究表明著絲粒區域存在的活性基因位於H3，而位於CENH3上的基因是失活的。本實驗室在多年的水稻細胞遺傳研究過程中，積累了一系列水稻染色體著絲粒變異材料，為研究著絲粒區域DNA特點和基因功能提供了豐富的遺傳資源。在前期研究中，我們篩選到一個水稻第8染色體著絲粒區域DNA缺失的遺傳材料。該材料植株生長發育異常。本研究以該材料為研究對象，運用FISH、IF、ChIP-seq、RNA-seq等技術明確著絲粒區域DNA序列變異特點，確定該區域控制水稻生長發育的候選基因；在此基礎上通過RNAi和功能互補試驗驗證候選基因，開展水稻著絲粒區域基因的生物學功能及其調控植物生長發育的分子機理分析。本研究將為人工染色體的構建提供新的理論依據，同時為著絲粒區域存在活性功能基因的理論提供新證據。

結題摘要

著絲粒是真核生物染色體基本功能元件，是DNA 和蛋白質的複合體。在著絲粒區域存在特異H3 (CENH3) 和正常H3。最新研究表明著絲粒區域存在的活性基因位於H3，而位於CENH3 上的基因是失活的。通過本項目的實施，運用FISH、ChIP-seq，ChIP-PCR，RNA-Seq等技術明確CENH3所結合的著絲粒DNA區域所丟失的片段大小在200kb左右，確定該突變體材料存在8個缺失基因。明確新著絲粒區域向長臂擴張，H3與CENH3發生互換，新CENH3結合區域的基因改變了其原先組蛋白的結合狀態，從而基因轉錄活性受到影響，與之轉錄活性相關的組蛋白修飾含量也隨之減少，而導致3個活性基因的失活。明確在著絲粒變異材料中發生基因組或轉錄組變異的11個基因，把其作為水稻著絲粒區域調控植株生長發育的候選基因，並通過CRISPR/Cas9技術、RNAi技術和過表達技術對第8染色體著絲粒區域影響植株生長發育基因進行相關轉化研究，並重點對其中的DCL基因功能進行了深入研究，研究表明DCL基因控制水稻的葉色與株高，該基因突變後會影響植株正常生長發育。相關結果發表SCI論文3篇，中文權威1篇；培養博、碩士生6名。項目主持人2016年入選江蘇省333工程第三層次培養對象，2014年入選省高校“青藍工程”優秀青年骨幹教師培養對象和省優秀本科論文指導老師。