《水稻高頻轉座子nDaiZ的轉座沉默與再激活機理研究》是依託蘇州大學，由黃健擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水稻高頻轉座子nDaiZ的轉座沉默與再激活機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃健
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
轉座子是基因組的重要組成部分，明確轉座子的轉座沉默及再激活機理對研究基因組進化及功能基因組研究具有重要意義。nDaiZ/DaiZ轉座系統是我們在水稻中鑑定得到的組培誘導的高頻轉座子，僅存在於水稻AA組染色體組中，在轉座子家族中屬於最年輕的一類，轉座頻率高達25％，有趣的是，在粳稻所有16個拷貝中，僅有一個拷貝在組培過程中被高效激活，秈稻所有11個拷貝在同等條件下均無活性。前期的研究結果表明這一沉默再激活過程與基因組DNA的去甲基化相關。目前對DNA轉座子沉默及再激活的表觀調控機制尚不明確。本項目在前期研究成果的基礎上，利用單拷貝轉座這一特殊性質，採用DNA甲基化、小分子RNA分析和Chip染色質免疫共沉澱分析，結合對關鍵基因的RNAi轉基因研究，明確nDaiZ-DziZ系統的轉座機理，並利用基因工程手段改造轉座子，以期獲得一個優良的插入突變誘導系統，為遺傳學研究提供豐富的遺傳資源。
結題摘要
轉座子是基因組的重要組成部分，是基因組進化的主要推動因素之一。近幾年的研究表明轉座子的活動對基因表達調控具有相當重要的作用。因此，明確轉座子的轉座沉默及再激活機理對研究基因組進化及功能基因組研究意義重大。目前對DNA轉座子沉默及再激活的表觀調控機制尚不明確。nDaiZ/DaiZ轉座系統是我們在水稻中鑑定得到的組培誘導的高頻轉座子，有趣的是，在粳稻所有16個拷貝中，僅有一個拷貝nDaiZ5-4(原nDaiZ9)在組培過程中被高效激活，這是目前報導的所有DNA轉座子中唯一一個具有此特性的轉座子。前期的研究結果表明這一沉默再激活過程與基因組DNA的去甲基化相關。本項目中，我們成功克隆了四個轉座酶基因並體外表達獲得了活性轉座酶，in vitro實驗表明nDaiZ轉座子兩個末端14bp的迴文序列結構對轉座子的活性起決定作用，僅單個鹼基的突變就會完全抑制轉座子的跳動。且4個轉座酶中僅位於1號染色體的DaiZ1和7號染色體的DaiZ7具有較高的活性，DaiZ7活性最高。通過對正常植株（無轉座活性）及愈傷組織（有活性）中轉座子及旁側位點的DNA甲基化水平分析，表明nDaiZ5-4特異位點的胞嘧啶去甲基化對其轉座激活起到了決定作用，進一步研究表明，正常植株中nDaiZ5-4之所以轉座沉默是因為在該特異位點存在一個天然siRNA,導致其始終處於甲基化狀態。水稻中siRNA主要經DCL4剪下形成，在dcl4RNAi植株中，特異位點的甲基化消失，與愈傷中該位點的情況一致。對活性轉座子位點側翼組蛋白修飾分析結果表明，在愈傷組織中，活性轉座子nDaiZ5-4的組蛋白修飾幾乎消失，而其它沉默轉座子位點的組蛋白修飾水平均比正常植株顯著提高，綜上，我們的研究結果表明DNA轉座子nDaiZ5-4的單拷貝轉座是由DNA去甲基化和組蛋白去修飾共同作用的結果，而這種特異位點的甲基化是由一個內源siRNA所介導的，從而闡明了轉座子的轉座沉默與再激活機理。同時我們成功改造了這一轉座子並已獲得了轉基因後代，我們還獲得了轉座酶基因DaiZ7過表達轉基因植株，雜交後期望能得到大量的轉座子插入突變體用於功能基因分析研究。
