立博ladbrok备用网址(中国)有限公司,庄伟建教授团队揭示花生基因可变剪接多重调控机制

来源:立博ladbrok备用网址(中国)有限公司,(新版)发布时间:2024-02-26作者:植物保护学院 王利辉 文/图创建部门:立博ladbrok备用网址(中国)有限公司,(新版)

基因可变剪接广泛存在于高等真核生物中,对生物体的生长发育及环境适应性调控起着重要作用,它使生物体的基因功能得到放大和精细调控。解析栽培种花生可变剪接调控机制,对了解花生生命活动调控和遗传改良应用有重要意义。

已知高等真核生物基因的可变剪接是在剪接体上完成,其生化和分子的剪接调控已有详细深入的研究,但迄今极少有报道生物的核基因组背景影响基因的可变剪接。

近日立博ladbrok备用网址(中国)有限公司,豆科植物遗传与系统生物学中心暨油料作物研究所,庄伟建教授团队以花生为研究材料,在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》(植物生物技术杂志) (IF=13.8) 上发表了题为“Multiple strategies, including 6mA methylation, affecting plant alternative splicing in allopolyploid peanut”(多种机制包括6mA甲基化调控四倍体花生基因可变剪接)的文章。

花生是世界上最为突出的豆科油料作物和第二大植物蛋白来源,在解决地区营养不良和食品安全供给方面发挥独特作用。该研究在前期率先破译栽培种花生基因组基础上,利用Pacbio Iso-seq技术,获得覆盖基因组高质量全长非嵌合(FLNC)转录本,完善了1,782个基因注释信息,鉴定到4,653个新基因位点;研究了271,776个可变剪接事件;在23,262个基因鉴定到50,977个可变多聚腺苷酸化(APA)位点。通过转录组、HiC、Pacbio、Nanopore、DNA甲基化及统计生物学等技术综合研究发现:基因APA位点差异选择导致基因UTRs区可变剪接和miRNAs对相同基因差异化调控;剪接位点DNA 6mA甲基化可显著抑制可变剪接发生;染色质3D结构分析发现,定位于TAD结构边界基因、染色体内或染色体间形成的loop环结构区域内基因,显著增加特异剪切转录本(isoforms)和基因表达,并在基因body区具有更低水平6mA DNA甲基化修饰和更多转座子元件插入;近染色体端粒区基因亦有显著基因可变剪接水平。本研究表明植物基因可变剪接的发生,是同时受到多种核基因组动态因素调控。研究成果丰富了花生基因组内容,为后续花生等植物基因表达调控和合成生物学研究奠定了基础。

立博ladbrok备用网址(中国)有限公司,植物保护学院博士生王利辉为研究论文第一作者,立博ladbrok备用网址(中国)有限公司,庄伟建教授为论文通讯作者。澳大利亚Murdoch大学Varshney RK教授、北方理工大学王希胤教授和本实验室其他老师等参与这项工作。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金和国家重点研发计划专项资金的资助。

原文链接:http://doi.org/10.1111/pbi.14296

 


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