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水稻产量和生殖发育相关非编码RNA的发掘与功能机制
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    S511
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属生物学科核糖核酸组学领域。基因组测序结果表明,水稻等高等植物基因组中的蛋白质编码基因仅占很小的比例,如水稻中为17%,大部分为非编码RNA基因和转录元件等。因此,发掘水稻等植物中的非编码RNA基因,阐明其功能及调控机制,对于全面认识作物复杂农艺性状的形成有重要意义。该项目主要以水稻为研究材料,重点开展产量和生殖发育过程相关小分子非编码RNA(如miRNA)和长链非编码RNA(lncRNA)的筛选鉴定和功能研究,获得以下创新性成果:1.建立了植物非编码RNA系统挖掘的创新性方法和体系。开发以starBase等为核心的计算RNA组学方法,这些方法对于水稻等基因组较大的物种尤其适用;同时,以水稻愈伤组织为分化模型,建立了用于低丰度miRNA筛选鉴定的Poly A尾锚定实验方法,突破对植物非编码RNA基因系统挖掘、功能分析等关键技术。在此基础上,筛选鉴定了一批在水稻胚后发育及对5类传统激素应答的miRNA分子;这些研究为开展作物农艺性状相关非编码RNA功能研究提供重要的方法。受邀撰写了小分子非编码RNA在作物育种中应用新策略的综述文章。2.获得第一例正调控水稻产量的miRNA。课题组发现一个在未分化胚性组织中特异性高表达的miRNA分子-miR397。通过功能分析结合田间实验,证明了miR397可促进水稻籽粒增大以及穗分支和每穗粒数增加,显著增加水稻产量;揭示了一条新的影响水稻籽粒大小的调控通路:miR397通过介导靶基因漆酶mRNA的降解,调控植株对油菜素内酯的敏感性,最终影响籽粒大小等产量性状。进一步阐明了miR397在不同植物物种中的保守功能,揭示该miRNA在不同作物中广泛的应用价值。3.筛选获得一批在水稻生殖阶段特异表达的lncRNA。课题组通过对40个不同水稻组织的转录组分析,发现大量lncRNA组织专一性的特点,尤其是在雄蕊和雌蕊中特异表达;功能研究证明,其异常表达可引起了水稻开花和育性的变化,揭示了lncRNA在植物生殖发育阶段起着重要调控作用。通过RNA序列和结构分析,还发现一大批lncRNA是miRNA直接作用靶点,揭示了植物非编码RNA互作形成的调控网络,对于认识作物复杂农艺性状的形成有重要意义。 相关研究结果已发表SCI论文15篇,被国内外期刊他引777次;专著章节1篇。其中,10篇代表性论文SCI总影响因子109.96,单篇最影响因子41.39;10篇代表性论文被包括Nature, Cell, Nature Reviews Genetics等系列高影响力杂志他引578次,单篇最高引用次数为231;1篇代表性论文被选为“ESI高被引论文”;培养了一批优秀的年轻科技人才,1人获广东省优秀博士论文奖。
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