水稻基因组有了更清楚的三维图谱

科普小知识2022-01-28 07:50:24

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水稻基因组有了更清楚的三维图谱

最近，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室教授李兴旺和李国梁共同绘制了水稻活性基因和异染色质的高分辨率三维基因组图谱，揭示了水稻三维基因组结构对基因转录的调控以及遗传变异对三维基因组结构和基因表达的影响。相关结果于8月13日发表在《自然通讯》的在线版上。

近年来，利用传统的Hi-C技术，水稻三维基因组研究取得了许多重要发现，并确定了一些较大的结构单元，如室结构、拓扑结构域等。然而，由于分辨率低等因素，高-C法难以准确检测基因启动子-启动子相互作用、染色质环等精确的三维基因组结构。

研究人员利用改进的长阅读ChIA-PET技术构建了水稻中RNA聚合酶ⅱ、组蛋白修饰的H3K4me3介导的活性基因和组蛋白修饰的H3K9me2介导的异染色质相互作用图，并进一步系统分析了这三种相互作用的基本特征。

结果表明，RNA聚合酶ⅱ介导了28213个染色质的远程相互作用，H3K4me3修饰区(主要是启动子区)参与了11230个远程相互作用，H3K9me2修饰区(主要是异染色质区)参与了11590个远程相互作用。

分析表明，与不参与染色质相互作用的基因相比，参与PPI相互作用的结合位点覆盖了更多的活性和广泛表达的基因，PPI锚定基因趋向于共表达，而参与异染色质相互作用的染色质环成为水稻染色体构象中相对稳定的结构模块。基于此，研究人员认为水稻基因组可以在空间上分为几种具有不同转录活性的染色质相互作用模块(CID)，覆盖约82%的水稻线性基因组区域。

此外，通过分析不同水稻品系间的基因组变异数据，研究人员揭示了功能性遗传变异对水稻染色质拓扑和基因转录调控的影响。同时，通过整合已发表的EQL数据，我们提出染色质空间邻近性为染色体间的遗传关系提供了三维基础。

科学家认为，这一成果有助于加深对水稻空间结构与各种表观修饰和基因表达之间关系的理解，对水稻遗传改良和其他经济作物的研究具有重要的指导意义和科学价值。