【摘 要】
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表观遗传不通过改变DNA序列调控基因表达,其调控机制主要包括以下三个方面:基因本身的DN甲基化;基因所在的核小体上的组蛋白的共价修饰、染色质核小体的重塑和核小体变种以及
【机 构】
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国家植物研究中心(北京) 植物基因组学国家重点实验室 中国科学院遗传与发育生物学研究所
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表观遗传不通过改变DNA序列调控基因表达,其调控机制主要包括以下三个方面:基因本身的DN甲基化;基因所在的核小体上的组蛋白的共价修饰、染色质核小体的重塑和核小体变种以及近年来发现的小分子RNA介导的转录和转录后水平的基因沉默.转座元件是指在基因组中能够移动或复制并重新整合到基因组新位点的DNA片段，它们对动植物基因组的组成、进化和基因表达具有重要影响。水稻是主要的粮食作物同时也是重要的单子叶模式植物，其中存在着大量的转座元件，本实验室前期研究表明，水稻组蛋白H3K9甲基转移酶SDG714基因突变导致逆转座子Tos17的组蛋白和DNA甲基化水平下降，阐明了SDG714维持Tos17沉默的分子机制。后续研究发现H3K4去甲基化酶JMJ703特异调控逆转座子Karma的活性但是不影响Tos17，揭示了水稻利用不同的表观遗传修饰维持不同类型逆转座子沉默的分子机制。小分子RNA是Dicer蛋白(DCL)产生的内源21-24个核苷酸长的单链小分子，广泛参与各种生物学过程。水稻中存在6个OsDCL蛋白，前期工作发现水稻OsDCLI、OsDCLA和OsDCL3b蛋白分别催化miRNA、tasiRNA和phasiRNA的生物合成，证明了OsDCLA通过介导tasiRNA合成而调控水稻外颖发育的分子机理。对于水稻DCL3a的研究发现，该基因下调后导致多种重要农艺性状的改变，通过全基因组小分子RNA分析和转录组数据分析发现。DCL3a参与加工全基因组24nt小分子RNA，这些小分子RNA主要来源于转座元件，分析发现DCL3aRNAi植株中由于部分转座元件中小分子RNA产生减少，导致旁侧基因转录水平上升，影响了全基因组基因包括植物激素GA和BR合成和降解的改变，从而部分解释了DCL3aRNAi植株变矮、叶夹角变大的表型，揭示了表观遗传调控对于水稻重要农艺性状的影响。
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