2017上海国际月季研讨会(第二轮通知)2017 Shanghai Rose International Symposium      中国植物园联盟2017年植物分类与鉴定培训班(第一轮通知)
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功能基因组与计算生物学组
> 研究领域

以模式植物以及重要资源和观赏植物为系统开展功能基因组学和计算生物学研究。具体研究方向包括:1)植物生殖发育过程中的表观基因组学和表观转录组学调控机制,及其与花发育转录调控因子之间的相互作用;2)兰花唇瓣和合蕊柱发育调控机制的比较生物学及进化生物学研究;3)与表观遗传调控有关的生物计算和分子进化生物学问题。

1. 腺嘌呤第六位氮原子上的甲基化修饰(N6-methyladenosine, m6A)是真核生物信使RNA序列内部含量最为丰富的一种修饰。近年来的研究发现,它由专门的甲基转移酶添加,并可被去甲基酶移除,同时细胞内有相应蛋白识别m6A位点。m6A可影响 mRNA的翻译、降解、可变剪接等过程,与干细胞发育、生物节律、酵母出芽生殖、植物生长发育等多种生命过程相关。通过特异性识别m6A的抗体免疫沉淀mRNA结合高通量测序,目前研究人员对人、小鼠、酵母、拟南芥、水稻等模式中的m6A转录组进行了初步分析研究,发现了不少有意思的现象。

为理解m6A修饰机制在真核早期进化过程中的作用,我们收集了上述模式生物里的m6A转录组数据,通过比较分析发现,在真核生物中最保守的1697个直系同源基因群中,约25%的基因群在所有5个代表性真核物种中都具有RNA甲基化修饰;物种特异的基因群中甲基化基因的比例显著较低;通过对基因结构、进化速率等的进一步分析,表明甲基化和未甲基化基因存在系统性差异。该工作正在整理中,将于近期投稿。

2. 兰科约有28,000种植物,是目前发现物种最多的被子植物家族,包含多种重要的园艺植物、药用和食用植物。小兰屿蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)是兰科重要的模式植物,其花器官结构具有显著的代表性,由外至内分别为三个花瓣化的萼片、两个侧生花瓣和一个特化的唇瓣、一个雌雄蕊合生的蕊柱。研究兰花器官发育调控机制,不仅对于发展兰花分子育种技术具有指导作用,而且对于深入理解兰科乃至被子植物物种多样性的形成具有重要意义。以往的研究表明B类MADS-box基因PeMADS2-5的组合表达是兰花花被结构发育的关键因素。然而迄今对唇瓣、合蕊柱等兰花关键器官发育的具体调控机制尚知之甚少。为进一步深入了解兰花器官发育的调控机制,我们对小兰屿蝴蝶兰不同发育时期的花器官进行了转录组测序。分析表明,三唇瓣变种不仅在花瓣的发育程序上与单唇瓣原种具有显著差异,且在合蕊柱的基因调控程序上存在显著差异;三唇瓣植株合蕊柱发育过程中与细胞壁形成和淀粉代谢相关的通路受到显著影响;通过与表型观察的结果相印证,我们认为PeMADS4基因在蝴蝶兰花粉团发育过程中具有重要作用。

3. 随着全球气候的变化,作物在生长发育过程中对环境因素的响应机制受到越来越多的关注。其中,温度是影响作物生长发育和繁育能力的关键因素。以往对植物热击响应机制的研究主要以叶子等营养组织为系统进行,而对植物在生殖发育过程中的热击响应机制的研究较少。我们通过对热击条件下模式植物拟南芥花发育早期的叶子、花及晚期花材料的转录组的分析发现,花和叶子在转录调控、RNA碱基修饰、可变剪接、蛋白折叠响应等方面对热击胁迫的响应存在显著差异;转录组分析表明热击胁迫显著影响了花药和胚珠的早期发育、减数分裂和花粉成熟等关键的生殖过程;对未折叠蛋白反映(UPR)过程关键调控因子bZIP28和bZIP60的突变体植株中的分析表明,这两个蛋白不仅参与调控UPR过程,也参与调控植物生殖发育时期的热击反映过程,并直接调控一批重要的功能基因。该研究系与复旦大学马红教授、刘建祥教授、常芳博士等合作完成 。

> 重要成果

1. Shuang-Shuang Zhang (#), Hongxing Yang (#), Lan Ding, Ze-Ting Song, Hong Ma, Fang Chang *, and Jian-Xiang Liu *. Tissue-specific transcriptomics reveals important role of the unfolded protein response in maintaining fertility upon heat stress in Arabidopsis. Plant Cell (accepted)
2. Yi Tao (#), Guang Yang (#), Hongxing Yang (#), Dongliang Song, Liangning Hu, Bingqian Xie, Houcai Wang, Lu Gao, Minjie Gao, Hongwei Xu, Zhijian Xu, Xiaosong Wu, , Yiwen Zhang, Weiliang Zhu, Fenghuang Zhan, Jumei Shi. TRIP13 impairs mitotic checkpoint surveillance and is associated with poor prognosis in multiple myeloma. Oncotarget, 2017, 5.
3. Jiani Yin, Wu Chen, Hongxing Yang, Mingshan Xue, and Christian Schaaf, Chrna7 deficient mice manifest no consistent neuropsychiatric and behavioral phenotypes. Sci Rep, 2017,7:39941.
4. Hongxing Yang (#), Fang Chang (#)(*), Chenjiang You, Jie Cui, Genfeng Zhu, Lei Wang, Yu Zheng, Ji Qi (*), Hong Ma (*), Whole-genome DNA methylation patterns and complex function in transcription regulation during flower development in Arabidopsis. Plant J, 2015, 81(2): 268-281.
5. Yue Jin (#), Hongxing Yang (#), Zheng Wei, Hong Ma (*), Xiaochun Ge (*), Rice Male Development under Drought Stress: Phenotypic Changes and Stage-Dependent Transcriptomic Reprogramming. Mol Plant, 2013, 6(5): 1630-1645.
6. Hongxing Yang (#), Pingli Lu (#), Yingxiang Wang (*) and Hong Ma (*),The transcriptome landscape of Arabidopsis male meiocytes from high-throughput sequencing: the complexity and evolution of the meiotic process. Plant J,2011, 65(4): 503-16. (Cited by 90 times)

> 研究组成员

组  长:杨洪星博士,副研究员,硕士生导师
通讯地址:
上海市松江区辰花路3888号,上海辰山植物园科研中心 (201602)
联系电话:021-37792288*908

邮  箱:hxyang@sibs.ac.cn; yanghx81@gmail.com

 

   杨洪星,1981年5月生于山东聊城。2003年7月毕业于安徽大学,获省优秀本科毕业生称号;同年9月考入复旦大学物理系,师从著名理论物理学家郝柏林院士学习生物信息学;2009年9月博士毕业加入复旦大学马红教授实验室从事博士后研究;2012年5月赴美国爱荷华大学医学院Miles Pufall实验室从事小儿白血病相关研究。2014年8月回国加入中科院上海辰山植物科学研究中心,担任功能基因组学和计算生物学研究组组长。获得2016上海市浦江人才计划项目资助。主要从事植物生殖发育过程中的转录调控和表观调控机制的研究。

> 研究助理(以姓氏拼音为序)

刘 翔
博士,高级工程师
电话:021-37792288*915
邮箱:xiang_liu@hotmail.com

李  超
博士,助理研究员
电话:021-37792288*662
邮箱:cslichao@csnbgsh.com

庄海燕
博士,助理研究员 
电话:021-37792288*662
邮箱:landscape_3761@163.com

王 令
硕士,研究实习员
电话:021-37792288*662
邮箱:wangling@csnbgsh.com


> 研究助理(以姓氏拼音为序)

李文佳
硕士研究生(2015级) 
电话:021-37792288*662
邮箱:liwenjia@sibs.ac.cn

张 霞
硕士研究生(2016级)
电话:021-37792288*662
邮箱:zhangxia_9393@163.com