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棉花三维基因组研究取得重要突破

更新时间:2018-01-30 01:50:21点击次数:632次字号:T|T


129日,《Nature Plants》杂志在线发表了我校棉花遗传改良团队三维基因组研究的重要成果。文章题为:Evolutionary dynamics of 3D genome architecture following polyploidization in cotton (棉花多倍化后三维基因组图谱的进化动态)。该研究是棉花基因组进化方向的一项重要进展,其建立的三维基因组图谱也将促进了棉花功能基因组研究。

多倍体植物在自然界广泛存在。多倍体的形成极大地增加了物种内基因调控的复杂性,而这一变化必将反映在染色质的高级结构中。近年来,三维基因组研究是人类细胞和动物中热点。在模式植物中也有开展三维基因组研究,但由多倍化事件介导的三维基因组动态变化未有报道。四倍体棉花是由发生在1-2百万年前的两个二倍体祖先种通过异源多倍化事件形成。现在,二倍体和四倍体棉花基因组测序已经完成。

棉花团队已有三维基因组研究的基础(Wang et al, Nature Genetics, 2017),而本研究进一步绘制了棉花二倍体和四倍体的三维基因组图谱。该研究发现棉花的染色质结构可以分为A/B区室(A区室对应活跃的染色质,B区域对应非活跃状态的染色质),并鉴定到了大量的拓扑结构域(TAD)。通过将二倍体与四倍体亚基因组进行比较,发现基因组上一些区域的A/B染色质状态发生了转变,拓扑结构域也重新进行了组织,这些变化的原因很有可能是异源多倍化。该研究同时发现TAD边界的形成主要发生在开放的染色质中,这些区域含有活跃的染色质修饰信号。通过鉴定染色体之间的交互作用,进一步发现这些交互作用可以让一些亚基因组的同源基因在空间上靠近,推测其可能与这些基因的共表达相关。该研究增加了人们对于植物三维基因组结构的认知,揭示了三维基因组的进化与转录调控之间的关系。

该研究由棉花团队和信息学院合作完成。张献龙教授,杨庆勇老师和林敏博士是本文的共同通讯作者,王茂军博士为本文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金,博士后科学基金和棉花生物学国家重点实验室开放课题的资助。


南湖新闻网链接:http://news.hzau.edu.cn/2018/0130/51408.shtml

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41477-017-0096-3