新華社：中國學者繪製水稻高分辨率三維基因組圖譜_風聞
鹰击长空-黑名单专治乌贼、反智、喷子、谣棍和杠精2019-08-20 19:55
新華社武漢8月15日電，華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室團隊近日合作繪製了水稻活躍基因以及異染色質參與的高分辨率三維基因組圖譜，揭示了水稻三維基因組結構對基因的轉錄調控，以及遺傳變異對三維基因組結構及基因表達的影響。
據介紹，研究人員提出水稻基因組在空間上可劃分為幾類具有不同轉錄活性的染色質交互模塊，共覆蓋了大約82%的水稻線性基因組區域。此外，通過水稻不同品系間基因組變異數據的分析，研究人員揭示了功能性遺傳變異對水稻染色質拓撲結構及基因轉錄調控的影響。
水稻高分辨率三維基因組學研究和基因間的互作調控研究發現，有助於我們深入理解水稻空間結構與各種表觀修飾及基因表達的關係，對水稻遺傳改良和其他經濟作物的研究具有重要的指導意義和科學價值。
來源：新華社
鏈接：http://www.xinhuanet.com/science/2019-08/15/c_138311565.htm
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近日，華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室李興旺教授和李國亮教授團隊合作繪製了水稻活躍基因以及異染色質參與的高分辨率三維基因組圖譜，揭示了水稻三維基因組結構對基因的轉錄調控，以及遺傳變異對三維基因組結構及基因表達的影響。2019年8月13日，該研究成果以“Chromatin loops associated with active genes and heterochromatin shape rice genome architecture for transcriptional regulation”為題在線發表在國際學術期刊《Nature Communications》。
近年來，利用傳統的Hi-C技術，水稻的三維基因組研究取得了多項重要發現，鑑定了一些較大的結構單元，如區室結構（compartment），拓撲結構域（TAD）等。然而，受限於分辨率不高等因素，Hi-C方法很難精確地檢測到基因啓動子-啓動子交互（Promoter-promoter Interaction, PPI）、染色質環（chromatin loop）等精細的三維基因組結構。
本研究利用改進的Long-read ChIA-PET技術，構建了RNA聚合酶II (RNAPII)、組蛋白修飾H3K4me3介導的水稻活躍基因的染色質交互圖譜以及組蛋白修飾H3K9me2介導的異染色質交互圖譜，並進一步系統地分析了三種交互的基本特徵。結果顯示，RNAPII介導了28,213個染色質遠程互作，H3K4me3修飾區域（主要是啓動子區）參與了11,230個遠程互作，H3K9me2修飾區域（主要是異染色質區）參與了11,590個遠程互作。分析表明，與未參與染色質交互的結合位點比較，參與PPI交互的結合位點覆蓋了更高活性和廣泛表達的基因，且PPI錨定基因傾向於協同表達，而異染色質交互的染色質環形成了水稻染色體構象中相對穩定的結構模塊。基於此，研究人員提出水稻基因組在空間上可劃分為幾類具有不同轉錄活性的染色質交互模塊（CID），共覆蓋了大約82%的水稻線性基因組區域。
此外，通過水稻不同品系間基因組變異數據的分析，研究人員揭示了功能性遺傳變異對水稻染色質拓撲結構及基因轉錄調控的影響。同時通過整合已發表的eQTL數據，提出了染色質空間鄰近為eQTLs-etraits遺傳關係提供了三維基礎。這個成果的水稻高分辨率三維基因組學研究和基因間的互作調控信息，有助於我們深入理解水稻空間結構與各種表觀修飾及基因表達的關係，為水稻遺傳改良和其他經濟作物的研究提供重要的指導意義和科學價值。
值得注意的是，本研究是繼2019年6月14日在《Nature Communications》發表玉米高分辨率三維基因組圖譜後，該團隊在植物三維基因組研究領域的又一重要進展。
華中農業大學博士後趙倫、碩士研究生王雙琦和博士研究生曹志林為論文共同第一作者。生命科學技術學院李興旺教授和信息學院李國亮教授為共同通訊作者。研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金，中國博士後科學基金、中央高校基本科研專項資金以及作物遺傳改良國家重點實驗室自主課題等項目和基因組研究與水稻遺傳改良創新團隊的支持。
審核人：李興旺