植物中RNA编辑的进化式样研究

RNA editing is a post-transcriptional mechanism whereby genomically encoded information is altered at the level of the transcript. Genome-wide studies have shown that RNA editing is far more widespread than previously suspected. Due to the difficulty of functional studies, the biological significance of RNA editing is not yet fully understood. In previous studies, through extensive molecular analyses, we put forward a hypothesis to explain the existence of RNA editing in animals and developed some effective methods. In this project, we propose to investigate editing sites in multiple representative plant species and various Arabidopsis ecotypes. We aim that, by utilizing comparative genomics, molecular evolution and bioinformatics approaches, we will be able to reveal the evolutionary modes and mechanisms of RNA editing in plants, elucidate the conservation and divergence of editing sites at different scales, and estimate its contribution to adaptation of plants in various habitats. We believe that launching of this project will not only help understand the origin and biological significance of RNA editing, but also provide new insights into evolutionary studies on post-transcriptional mechanisms.

RNA编辑是一种特殊的转录后修饰机制，能够在RNA水平上改变由基因组传递而来的遗传信息。全基因组水平的研究表明RNA编辑位点的数目远比以往认为的多，但由于功能研究十分困难，因此，至今人们仍无法全面认识这一现象的生物学意义。在前期研究中，申请者从分子进化的角度对动物中的RNA编辑现象进行了合理的解释，并发展了一些有效的研究方法。在本项目中，我们拟在已有工作的基础上，利用比较基因组学、分子进化生物学和生物信息学等多学科交叉的技术手段，对多个植物和不同拟南芥生态型中的RNA编辑位点进行研究，揭示植物中RNA编辑的进化式样，阐明不同进化尺度上RNA编辑位点的保守性和变异性，探讨RNA编辑对植物适应性的贡献。本项目的开展不仅能够提高人们对RNA编辑的起源和生物学意义的理解，还将为转录后修饰机制的进化研究提供新的思路和见解。

RNA编辑（RNA editing）是一种特殊的转录后修饰现象，它能够使转录产生的mRNA在某些位点发生插入/缺失或替换，从而在RNA水平上改变由DNA传递来的遗传信息。尽管RNA编辑普遍存在，但在不同类群中存在很大差异。目前，植物中的RNA编辑仅在叶绿体和线粒体中被发现，其进化式样尚不明确。在本项目中，我们利用比较基因组学、分子进化生物学和生物信息学等多学科交叉的技术手段，从不同进化尺度上对RNA编辑位点进行了研究，鉴定了一些被子植物中高度保守和在特定进化支上保守的编辑位点，这些位点将是研究RNA编辑生物学功能的最佳候选。我们还揭示了催化RNA编辑相关的基因，即PPR基因和MORF基因在拷贝数目、编码区序列等层面高度动态的变化情况，并初步解析了其不同类型与RNA编辑数目之间的相关关系。这些结果为理解RNA编辑动态变化的原因提供了资料，并为探讨RNA编辑的功能和进化意义提供了线索。