水稻基因转录调控网络构建及其初步应用

The gene transcriptional regulation plays important roles during plant growth, development and environmental stress. Rice is the major crop in China and the research model in monocots. It is opportunities for the comprehensive using of high throughput omics data and retrieving valuable information to guide downstream functional studies. Thus，the study of rice gene transcriptional regulatory networks using public omics data has theoretic value and practical potentials. We would identify cis-regulatory elements and relevant targets genes for the construction of the multi-level causal gene transcriptional regulatory networks via the integration of diverse tissues, developmental stages and environmental stresses transcriptome data, homologous genomic comparisons and transcription factor DNA binding profiles. We further validate and improve rice germination and flower relevant gene transcriptional regulatory networks using in vivo functional experiments. The project would promote the rice functional studies，deepen the understanding of the molecular mechanisms of rice growth, development and environmental stress, and provide an illustration for the development and application of gene transcriptional regulatory networks for other higher plants.

基因转录调控在植物生物生长、发育和环境应激中发挥重要作用。水稻是中国人的主粮也是单子叶模式植物。整合高通量组学数据挖掘有用信息是植物功能研究的重要机遇。因而利用多组学高通量数据构建水稻基因转录调控网络具有理论意义和应用价值。我们将整合不同组织、发育阶段和环境应激的转录组数据，近缘物种基因组比较数据和转录因子DNA结合谱等公共多组学数据，鉴定顺式调控元件和靶基因群，构建多层次水稻基因转录调控网络。在此基础上，我们将应用体内功能实验重点验证和优化萌发和开花相关转录调控网络。本项目将加快水稻基因功能研究，加深理解水稻生长发育和环境应激的分子机理，并为其它高等植物构建和应用转录调控网络提供新思路。

基因转录调控在水稻生物生长、发育和环境应激中发挥重要作用。本项目中，我们完成整合RNA-seq，比较基因组和转录因子DNA结合谱等公共多组学数据，构建多层次水稻基因转录调控网络。同时我们结合前期研究工作构建了一个叶片组织的基因共表达调控网络，并预测参与开花时间调控的转录因子，功能验证获得一个参与开花调控的新基因OsPHL3。结果显示，OsPHL3属于G2-like家族转录因子，定位于细胞核并具有转录激活活性。进化分析和转录组分析，推测OsPHL3通过影响蛋白磷酸化参与到开花调控。基于该功能确认的OsPHL3研究结果，并将之与我们构建的基于公共数据的基因调控网络进行比较，结果表明组织或细胞特异的基因调控网络的价值。本项目研究结果还表明，基因共表达调控网络研究是发掘未在当前作物品种广泛应用的新基因的有效方式。进一步地，本项目后期研究将集中于基于开花基因突变体的水稻开花调控网络研究。