表观遗传调控在植物抗病和杂种优势中的功能和机理研究

表观遗传调控是近年生命科学研究的热点问题之一，其中非编码RNA的调控是一种重要的调控机制。本研究拟采用多种研究手段研究非编码RNA在植物的抗病和杂种优势中的作用，重点进行以下几方面的研究：1.揭示病原微生物分泌到植物宿主内的以及宿主内源的长非编码RNA的起源、进化、表达、调控机制以及生物学功能；2.阐明蛋白精氨酸甲基化在病毒蛋白抑制小分子RNA生物合成和抗病毒侵染过程中的作用和分子机理；3.鉴定强致病性真菌大丽轮枝菌的RNA沉默途径；4.揭示在杂合基因组中关键基因的表达差异与表观遗传修饰的关系。.通过上述研究，以期对非编码RNA的产生和功能有更全面的理解，揭示非编码RNA在植物抗病和杂种优势中的作用机理，阐明非编码RNA的调控网络。这不仅可以为提高植物的抗病性和作物产量提供理论基础和技术平台， 也可为有效的利用非编码RNA抗病毒和人类疾病的研究提供理论依据。

表观遗传调控是一种重要的，进化中保守的调控机制，广泛存在于酵母、真菌、动物和植物中。其中非编码RNA（包括小分子RNA和长非编码RNA）的调控是表观调控的主要机制之一。本项目主要以水稻，拟南芥和大丽轮枝菌为材料，研究表观遗传调控，特别是非编码RNA调控在植物抗病和杂种优势过程中的作用机理。在本项目的资助下取得的主要进展如下：.第一，酵母双杂交的方法筛选DCL1互作蛋白，鉴定出一对进化上保守的蛋白质NOT2a和NOT2b参与miRNA的生物生成途径。NOT2作为转录因子同时促进了miRNA基因和蛋白编码基因的转录。该研究将miRNA通路与mRNA转录和加工通路联系在一起，揭示了转录及转录后共同调控基因表达的规律。研究还发现miR528和miR444参与水稻对RSV的抗性反应过程。.第二，以模式植物拟南芥与模式病菌丁香假单胞菌的互作为研究模型，利用高通量测序结合生物信息学分析，对拟南芥中调控免疫反应的长链非编码RNA(lncRNA)进行系统的发现和鉴定。利用原生质体瞬时表达系统和分析lncRNA的T-DNA插入突变体，揭示了部分lncRNA调控了拟南芥免疫反应。.第三，通过高通量测序，发现V. dahliae中存在大量的sRNA，包括microRNA-like RNA（milRNA），其长度主要分布在18-25 nt。通过杂交和miRNA-RACE，检测到了相应的milRNAs。对V. dahliae中可能的RNAi途径的关键蛋白进行敲除突变， 发现突变体中milRNA表达量发生改变，且生长不正常，表明V. dahliae中存在潜在的RNAi途径，并且对生长发育具有调节作用。.第四，利用超级杂交稻两优培九组合为研究对象，在多个层面上对水稻杂种优势现象进行综合分析。对杂交水稻产量优势性状进行了系统分析，发现并非所有性状对杂种的产量增加都有贡献，每穗小花数和有效穗数是造成杂交稻产量优势的主要原因。对幼穗发育早期的转录组分析表明，开花调控相关基因和表观遗传调控与水稻杂种优势的关系比较密切。通过对源自LYP9后代的重组自交系（RIL）群体进行了重测序，构建了一张遗传连锁图并定位了一系列产量及杂种优势相关性状的QTL位点。.综上所述，这些研究发现了许多新的非编码RNA，阐明了部分非编码RNA调控机制和功能，为提高植物的抗病性和作物产量提供了理论依据。