《玉米染色質重塑蛋白ZmCHB101調控耐旱機制研究》是依託東北師範大學，由徐正一擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：玉米染色質重塑蛋白ZmCHB101調控耐旱機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐正一
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究表明，表觀遺傳調控機制在植物非生物脅迫應答過程中起著重要的作用，並且研究乾旱脅迫應答過程的表觀遺傳調控機制對作物遺傳改良具有很大的套用潛力。ATP依賴的染色質重塑複合體可以通過調控DNA與轉錄調控元件的結合來參與多種生物學過程。然而，玉米染色質重塑因子是如何在分子水平上參與旱乾脅迫誘導的基因轉錄調控尚缺乏研究。在前期工作中，我們成功地製備了玉米SWI/SNF染色質重塑複合體的核心亞基SWI3(ZmCHB101)的RNA干擾材料(RNAi)，並且檢測到ZmCHB101-RNAi材料呈現出對乾旱脅迫敏感的表型。本課題擬結合遺傳學、基因組學和細胞生物學等實驗手段，檢測旱脅迫回響過程中ZmCHB101調控的下游基因轉錄組變化，分析乾旱條件下ZmCHB101靶基因的核小體定位和組蛋白修飾變化，擬解析ZmCHB101在乾旱脅迫回響基因轉錄調控過程中的分子機制。
結題摘要
表觀遺傳調控機制在植物非生物脅迫應答過程中起著重要的作用，並且闡明乾旱脅迫應答過程的表觀遺傳調控機制對作物遺傳改良具有很大的套用潛力。選擇性剪接（AS）普遍存在於高等真核生物中，是產生轉錄多樣性的重要轉錄後調控機制。AS在植物的生長、發育、信號轉導以及對生物和非生物脅迫的回響等不同的生物學過程中發揮著重要作用。ATP依賴的染色質重塑複合體可以通過調控DNA與轉錄調控元件的結合來參與多種生物學過程。然而，玉米染色質重塑因子是如何在分子水平上參與乾旱脅迫誘導的基因轉錄調控尚缺乏研究。 在本項目中，我們利用玉米SWI/SNF染色質重塑複合體的核心亞基SWI3(ZmCHB101)的RNA干擾材料(RNAi)，利用遺傳學、基因組學和細胞生物學等實驗手段，發現ZmCHB101 RNAi玉米表現出對滲透脅迫、鹽脅迫和乾旱脅迫敏感的表型；轉錄組測序分析表明，ZmCHB101影響滲透脅迫應答基因的轉錄；分子生物學實驗發現，ZmCHB101控制著脅迫回響基因轉錄起始位點周圍的核小體密度，而ZmCHB101與RNA聚合酶II（RNAPII）在體內互作，ZmCHB101通過去除核小體而促進RNAPII結合在脅迫回響基因的轉錄起始位點周圍從而啟動基因表達。此外，在轉錄組測序中，我們也發現ZmCHB101影響了一部分滲透脅迫回響基因的選擇性剪接方式，進一步研究發現ZmCHB101通過影響可變外顯子上的核小體密度和組蛋白修飾狀態來調控RNAPII介導的轉錄延伸速率，從而參與了選擇性剪接調控過程。值得注意的是，ZmCHB101介導的基因表達調控與選擇性剪接調控基本上是不同的基因，表明ZmCHB101具有多種分子功能，參與轉錄和轉錄後調控。 綜上所述，本項目首次在玉米中證實SWI3類染色質重塑蛋白通過影響重塑染色質狀態而參與基因表達調控，為揭示旱脅迫應答過程的表觀遺傳分子調控機制奠定了基礎。
