ChIP-Seq法鉴定水稻活跃核心启动子

启动子（promoter）通常紧邻于转录起始为点（TSS）的上游100-300bp，是一类非常重要的顺式作用原件，与其他反式作用因子协同作用调控基因转录起始，是基因调控网络的基本成员之一。目前，哺乳动物RNA聚合酶II核心启动子研究领域已取得了巨大进展，但针对高等植物特别是水稻的RNA聚合酶II核心启动子仅限于预测阶段，还无可靠的实验数据。本研究拟通过水稻RNA聚合酶II抗体的染色体免疫共沉淀（ChIP）方法，获取不同发育时期活跃的启动子单元，再用SOLiD测序技术获取活跃的启动子DNA序列（ChIP-Seq方法），构建水稻RNA聚合酶II核心启动子数据库，分析水稻启动子结构特征，比较不同发育阶段的活跃转录基因，理解水稻的生长发育机理。

启动子是结合转录因子并引发转录启动的一段DNA序列单元，与转录因子相互作用负责基因的转录启动调控。水稻是重要的粮食作物，同时也是遗传学研究的模式材料，广泛应用于植物家养化过程及基因组进化规律等研究。精确识别水稻启动子，对注释水稻基因组、理解水稻的转录调控及生长发育调控有重要作用，我们利用染色体免疫共沉淀技术结合二代高通量测序技术，对胚、露白（水泡5天）及二叶期（水培养13天）三个阶段水稻材料固定染色体，制备DNA片段，用水稻特异的组蛋白H3K4me3抗体免疫共沉淀水稻基因组DNA片段，高通量测序获得ChIP后DNA序列，比对基因组确定ChIP DNA的位置分布，分析其上下游基因及启动子结构特征，在水稻胚、露白及二叶期阶段，活跃的启动子结构主要为GGC/CCG，CT等motif；预测未注释基因组区域新的基因结构；比较了三个生长阶段水稻组蛋白H3K4me3差异及结合区域基因的差异，发现水稻胚阶段有599个特异基因，水稻露白阶段有343个特异基因，水稻苗阶段有391个特异基因，这些活性基因的功能与其发育阶段紧密相关。同时整合GenBank中已发表的水稻H3K4me3 ChIP-seq数据，鉴定水稻基因组H3K4me3结合的DNA区域，构建了水稻基因组活跃核心启动子数据库。