北京基因组研究所(国家生物信息中心)合作揭示麦类特异转座子重塑小麦环境适应调控网络

  转座子(Transposable Elements, TE)是基因组中可移动的DNA元件,20世纪40年代由Barbara McClintock首次报道。小麦族物种的转座子呈现爆发性增长,基因组高达3-16Gb,85%以上由TE组成,而与之亲缘关系密切的二穗短柄草基因组只有272Mb。可以说小麦的基因是“散落”在TE的海洋中,这些庞大的TE群体仅仅是自私的自我复制垃圾序列,还是会影响宿主的基因活性与适应性呢?

  近日,中国科乐天使fun88下载院北京基因组研究所(国家生物信息中心)薛勇彪所长与复旦大乐天使fun88下载张一婧研究组、中国科乐天使fun88下载院分子植物科乐天使fun88下载卓越创新中心/上海植物逆境生物乐天使fun88下载研究中心朗曌博研究组以及南京农业大乐天使fun88下载张文利研究组合作研究,通过解析乌拉尔图小麦转录因子结合图谱,揭示麦类特异转座子重塑小麦环境适应调控网络,该研究以封面文章形式发表在Genome Research 杂志。

  研究利用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术获得53个环境响应转录因子的全基因组高质量结合图谱(图A),发现高达85%转录因子结合位点(Transcription Factor Binding Sites, TFBS)位于TE内部(TE-embedded TFBS)。

  通过与TE内部TFBS比,1/4非TE区TFBS(nonTE-TFBS)可能来源于TE-embedded TFBS,而且这些nonTE-TFBS是小麦族特异出现的调控序列,进一步支持这些非TE调控区是伴随小麦族TE爆发起源的。TE-embedded TFBS和TE来源TFBS(TE-derived TFB)主要由几个特定LTR反转录转座子亚家族贡献,说明这几类TE亚家族的复制和转座特异性参与了小麦的基因调控网络。随着TE-derived TFBS序列与TE序列分化时间越长,其活性越高,与基因的距离也越近,因而,TE很有可能为TFBS演化提供了广泛的序列基础 (图B)。最后,通过与水稻逆境响应基因相比,小麦特异性逆境响应基因显著富集在TE-derived TFBS的靶基因中,说明小麦特异性的TE亚家族参与了小麦转录调控网络的重塑及小麦的适应性进化(图C)。

  中国科乐天使fun88下载院北京基因组研究所(国家生物信息中心)薛勇彪所长、复旦大乐天使fun88下载张一婧研究员、中国科乐天使fun88下载院分子植物科乐天使fun88下载卓越创新中心/上海植物逆境生物乐天使fun88下载研究中心朗曌博研究员、南京农业大乐天使fun88下载张文利教授为论文的共同通讯作者。中国科乐天使fun88下载院分子植物科乐天使fun88下载卓越创新中心博士生张郁芸和李子娟博士、中国科乐天使fun88下载院遗传与发育生物乐天使fun88下载研究所张玉娥副研究员、南京农业大乐天使fun88下载硕士生林堪德为论文的共同第一作者。本项目得到国家自然科乐天使fun88下载基金优秀青年科乐天使fun88下载基金项目,创新研究群体项目以及中国科乐天使fun88下载院战略先导研究计划的资助。

  

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小麦特异转座子重塑小麦环境适应的调控网络

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