长链非编码RNA介导的组蛋白乙酰化修饰调节振荡基因的振幅

Defects in circadian rhythm influence plant growth and adaptation. Although core regulatory components of clock rhythmicity have been defined, insight into the mechanisms underpinning amplitude is limited. Recently, long noncoding RNAs (lncRNAs) were proposed as modulators of central oscillator components in mammals and fungi. Although oscillating lncRNAs exists in plants, their function is still unclear. Previously, the working pipeline and methods for a series of transcriptional data analysis, lncRNA identification and rhythmic expression profile modeling were established. Our analysis of the Arabidopsis core oscillator (CCA1 overexpressing line) and histone deacetylase (hd1 mutant) found that histone modifications are associated with amplitude regulation of oscillating genes. We also noticed that lncRNAs are enriched around these oscillating genes. In this study, we will systematically identify oscillating genes and lncRNAs, then profile lncRNA-involved regulatory network of oscillating genes. After checking the role of lncRNA in setting up histone modifications on oscillating genes, we will elucidate the correlation between histone modification and amplitude regulation of oscillating genes. Then, we will prepare transformation of candidate lncRNAs and demonstrate the role of lncRNA-mediated histone modification in regulation of oscillating gene amplitude.

生物钟是生物自我维持生理和行为节律的发生器，能够调控植物生长和适应性过程。尽管生物钟中央振荡器的功能与调控已获深入研究，关于节律基因振幅调节的研究仍非常有限。在动物和真菌中，长链非编码RNA调控生物钟振荡器核心元件的功能已经被论证，然而，植物中对非编码RNA参与的生物钟调控研究仍处于起步阶段。本项目前期建立了一系列转录组分析、长链非编码RNA鉴定以及节律表达谱建模的技术分析流程。通过对拟南芥振荡器核心元件（CCA1）过表达材料和组蛋白去乙酰化酶突变体（hd1）的研究发现组蛋白修饰能够对一些节律基因的振幅起调控作用，并且我们还注意到长链非编码RNA在这些基因附近大量富集。在本项目中，我们拟利用已获得的材料和技术手段对该现象进行深入研究，系统解析长链非编码RNA参与的节律基因调控网络，筛选候选长链非编码RNA基因构建遗传转化材料，论证其介导的组蛋白修饰对节律基因振幅的调控作用。

生物钟是生物自我维持生理和行为节律的发生器，能够调控植物生长和适应性过程。尽管生物钟中央振荡器的功能与调控已获深入研究，关于节律基因振幅调节的研究仍非常有限。在动物和真菌中，长链非编码RNA调控生物钟振荡器核心元件的功能已经被论证，然而，植物中对非编码RNA参与的生物钟调控研究仍处于起步阶段。本项目建立了一系列转录组分析、长链非编码RNA鉴定以及节律表达谱建模的技术分析流程。通过对拟南芥振荡器核心元件（CCA1）过表达材料和组蛋白去乙酰化酶突变体（hd1）的研究发现组蛋白修饰能够对一些节律基因的振幅起调控作用，并且我们还注意到长链非编码RNA在这些基因附近大量富集。在本项目中，我们利用已获得的材料和技术手段对该现象进行深入研究，系统解析长链非编码RNA参与的节律基因调控网络，并在统计上验证表观修饰与节律基因的振幅调控具有强相关性。节律基因参与调节植物生长发育的各个方面，因此我们进一步以玉米为模式，选取不同自交系，在耐寒、耐旱等相应过程中系统检测非编码RNA和节律基因的表达调控变化，并发现它们的表达调控不仅可能与逆境胁迫相关，还在不同的玉米自交系中具有差异化变化。