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李林教授课题组揭示玉米中转座子行使功能的潜在新机制
发布时间:2017-11-23

                             

   转座子是一种可以在基因组中跳跃转移的基因组重复序列,广泛分布于真核生物基因组中。转座子于20世纪50年代由美国遗传学家巴巴拉.麦克林托克(B. McClintock)在玉米中首次发现。前人研究发现,转座子可以通过直接插入功能基因区域引起蛋白表达变异,或者通过插入到功能基因附近引起染色质状态变异从而调控基因表达等方式来行使功能。那么,占玉米基因组85%以上的转座子是否还有别的方式行使功能?这个问题一直是研究的热点。近日,华中农业大学玉米团队李林教授课题组New Phytologist在线发表了题为Circular RNAs mediated by transposons are associated with transcriptomic and phenotypic variation in maize的研究论文。该玉米团队首次在玉米中进行环状RNA的高通量鉴定,揭示了转座子在环状RNA形成中的重要作用以及对玉米表型变异的影响,为玉米中转座子行使功能的潜在新机制提供了重要线索。

   环状RNA是一类共价闭合的RNA分子,可由转座子介导形成。玉米基因组中存在大量转座子,这些转座子是否参与环状RNA的形成,并影响表型变异尚不清楚。通过对玉米参考自交系B73的幼苗叶片进行了CircRNA-Seq,鉴定了2804个具有高置信度并且具有特异基因组特征的环状RNA。全基因组比较分析发现,反转录转座子LINE1元件以及它们可能的反向互补配对结构(LLERCP)显著富集于环状RNA形成位点的侧翼区域。随着LLERCP数量的增加,环状RNA的表达丰度发生显著变化,且环状RNA所在宿主基因的线性转录本的表达丰度也发生显著变化。有意思的是,LLERCP介导形成的环状RNA富集在影响农艺性状的基因位点附近,暗示转座子LLERCP介导形成的环状RNA可能参与调控玉米表型变异。最后,研究发现,一个环状RNA位于控制玉米穗位高的基因内部,并且由LLERCP介导形成,这个环状RNA可以影响其宿主基因线性转录本的表达丰度,并影响穗位高。本研究系统研究了玉米基因组中的环状RNA,并发现了一种转座子影响表型变异的潜在新机制。

 

   该研究由华中农业大学玉米团队严建兵课题组、代明球课题组与李林课题组合作完成,博士研究生陈露,硕士研究生张佩和范渊为论文共同第一作者,李林为论文通讯作者。相关工作得到了十三五国家重点研发计划以及华中农业大学科学与技术自主创新基金的资助。

 

李林教授简介:

李林,博士,华中农业大学植物科学技术学院教授,作物遗传改良国家重点实验室PI,玉米研究团队成员。主要研究方向:
1. 玉米野生资源利用-大规模群体构建、进化与重要性状关键基因克隆、及基因克隆新技术与新方法开发与利用等;
2. 玉米与其近缘种大刍草株型性状比较功能基因组学研究;
3. 玉米与其近缘种大刍草基因组功能元件(long noncoding RNAcircular RNA等)注释、调控网络研究。

论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14901/full

 

 

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