拟南芥RCD1基因在RNA介导的DNA甲基化途径及胁迫应答中的分子机理研究

基本信息
批准号:31801078
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:于宇
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:尤辰江,王园,陆佳运,许欣桐
关键词:
非编码RNA24ntRNA介导的DNA甲基化植物小干扰RNA组蛋白修饰
结项摘要

RNA-directed DNA methylation is one of the most important epigenetic pathways of gene expression in plant, which plays different roles in diverse biological processes, such as growth, development and stress responses. However, little is known about the detailed mechanism of RdDM so far. It has been acknowledged that RCD1 serves as a hub for essential cellular functions by interacting with many other proteins. Strikingly, loss-of-function mutant of RCD1 is quite similar to small RNA pathway mutants in terms of developmental defects and sensitivities to various stresses, suggesting that RCD1 may participate in small RNA pathways. Our preliminary results show that both siRNA accumulation and DNA methylation level are affected in rcd1 mutant, compared to those in wild type plant. As such, in this research, investigating the function of RCD1 in RdDM pathway will be the focus. To reach this objective, the rcd1 mutant will be crossed to other RdDM pathway mutants, and the resulting molecular differences will be compared between wild type and the mutants, including the accumulation of 24nt siRNA, the levels of DNA methylation and gene expression at RdDM loci, and the distributions of H3K9me2 and PolIV. Further, the genome-wide distribution of RCD1 and the effects of various stresses on these changes will also be examined. The results of this project will not only improve our understanding on the mechanism of non-coding RNA biogenesis and activity, but also contribute to dissect the underlying connection between RdDM pathway and stress responses. More importantly, per the conservation of RdDM pathway in planta, the outcomes will provide new foundation for the genetic improvement of crops against stresses.

由RNA介导的DNA甲基化是表观遗传调控的主要途径,在诸多生物学过程起重要作用,但此途径中24nt siRNA的合成降解及RdDM的作用机制尚不清楚。RCD1是细胞内众多蛋白的结合中心,其突变体表型和对胁迫的应答均与小RNA通路中一些重要基因的突变体相似,说明RCD1可能参与小RNA通路。本课题组前期研究发现:该突变体中24nt siRNA的丰度和DNA甲基化水平均较野生型发生明显变化。本项目拟研究RCD1基因调控RdDM途径的分子机制,通过创建该基因与RdDM途径基因的多重突变体,比较不同突变体中24nt siRNA的丰度、DNA甲基化水平、PolIV、H3K9me2和RCD1的分布情况,及不同突变体在相应胁迫条件下的应答模式。研究结果将进一步揭示非编码RNA的合成与作用机制,并能建立RdDM途径与胁迫应答的内在联系。鉴于RdDM通路的保守性,本研究也将为逆境作物遗传改良提供理论基础。

项目摘要

由RNA介导的DNA甲基化(RdDM)是表观遗传调控的主要途径,siRNA是该途径中的关键因子,其合成与作用方式依赖于植物中特有的两个RNA 聚合酶PolIV和PolV,因此该途径是植物特有的DNA甲基化方式,也是表观遗传学的重要组成部分。RdDM途径参与多种胁迫应答过程DNA甲基化对着丝粒区异染色质转座子的转录抑制作用可能是植物胁迫应答的一个重要机制。然而,此途径中24 nt siRNA的合成降解及RdDM的作用机制尚不清楚。RCD1是植物特有的蛋白,是细胞内众多蛋白的结合中心,其突变体表型和对胁迫的应答均与小RNA通路中一些重要基因的突变体相似,说明RCD1可能参与小RNA通路。RCD1是植物胁迫应答、激素通路和生长发育等过程的重要集成点,但RCD1在这些调控途径中的分子作用机制尚不清楚,且RCD1在不同途径中的桥梁联接作用未见报道。本项目拟研究RCD1基因调控RdDM途径的分子机制,探究RdDM途径与胁迫应答的内在联系。本项目的研究目标为:鉴定RCD1蛋白在RdDM途径中的新功能及作用机制;揭示24nt siRNA 代谢的调控新机制;探索RCD1参与RdDM途径与胁迫应答过程的内在联系。在本项目的资助下,利用模式植物拟南芥为实验材料,创建了RCD1与RdDM途径基因的突变体遗传材料,通过小RNA文库,DNA甲基化文库,转录组等高通量数据分析了RCD1在染色体不同区域影响24 nt siRNA和DNA甲基化的水平;利用双分子荧光互作技术鉴定了RCD1与NAC17转录因子互作并抑制其酶活;通过盐胁迫处理发现NAC17的核质定位受盐胁迫调控,揭示了NAC17参与盐胁迫响应途径的新功能。本项目研究结果不仅完善了24 nt siRNA和DNA甲基化的调控机制,并发现了一条新的植物响应盐胁迫调控途径,揭示了转录因子NAC17的新功能。鉴于RdDM通路的保守性,本研究也将为逆境作物遗传改良提供理论基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
2

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

黑河上游森林生态系统植物水分来源

黑河上游森林生态系统植物水分来源

DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2020.04.010
发表时间:2020
5

Loss of a Centrosomal Protein,Centlein, Promotes Cell Cycle Progression

Loss of a Centrosomal Protein,Centlein, Promotes Cell Cycle Progression

DOI:10.16476/j.pibb.2019.0092
发表时间:2019

相似国自然基金

1

镉胁迫下DNA MMR系统调控拟南芥RNA m6A甲基化机制

批准号:41807488
批准年份:2018
负责人:王鹤潼
学科分类:D0708
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

拟南芥通用转录因子TAF6调控RNA介导的DNA甲基化的分子机制研究

批准号:31801064
批准年份:2018
负责人:李东明
学科分类:C0601
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

gma-miR4359b介导DNA甲基化在大豆根盐胁迫应答中的功能及分子机制研究

批准号:31860295
批准年份:2018
负责人:于月华
学科分类:C0602
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
4

TaRAN1基因在植物发育及胁迫环境应答过程中作用的分子机理研究

批准号:30470157
批准年份:2004
负责人:种康
学科分类:C0205
资助金额:22.00
项目类别:面上项目