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研究发现使用 MOA-seq 定位玉米基因组调控开关
日期:2021-09-14 作者:未知 来源:国科农研院 点击:
   近日,研究人员开发了一种可以绘制出整个基因组中几乎所有可能的调控开关的技术,以便更全面的了解基因调控。研究人员以发育中的玉米穗进行概念验证研究,使用微球菌核酸酶(MNase)作为结构探针,检测已知的转录因子(TF)结合位点。研究人员表示,扩展有关玉米和其他植物遗传调控的知识,对于科学家们不断尝试来提高作物的抵抗干旱、洪水或植物病毒等外力来提高作物产量的农业领域至关重要。
  这项研究是发表在 PLOS Genetics 上,题为“The native cistrome and sequence motif families of the maize ear”的论文。论文中提到,玉米是一种有用的模式物种,部分原因在于它的复杂性,可以帮助研究其他植物的基因。
  玉米基因组大约有20亿个碱基对,人类大约有29亿个碱基对。调控开关由转录因子控制。这些开关控制基因的表达,特别是在不同发育阶段。当这一过程出错时,它可能会破坏植物正常发育或抵御疾病的能力。
  佛罗里达州立大学(FSU)生物科学教授 Hank Bass 博士领导的团队开发了一种名为 MNase-defined cistrome-Occupancy Analysis(MOA-seq)的技术,用于绘制约 30 个碱基对的小块 DNA 序列。该方法提取细胞核,并利用 MNase 作为结构探针,以显示可接近染色质区域以及具有 TF 占据的顺式元件的高分辨率轨迹。它扩散到细胞核中并识别出 DNA 的区域,通过转录因子结合进行修饰。
  这篇论文的第一作者萨凡纳·萨瓦德尔(Savannah Savadel)说:“通过创建玉米调控位点和转录因子的可靠、精确的图谱,可以通过瞄准这些位点来优化基因表达。这可能意味着更健康的植物、更高的养分含量、更好的生长或抗旱性。
  这在农耕困难的地区就显得尤为重要。”
  Bass 表示:“我们在利用玉米植株发育中的穗进行一种概念证明的测试组织中发现了高精度的调控开关。深入到这个序列水平的能力意味着你可以在这些开关的结合位点内寻找遗传变异。这使精准农业成为可能。将DNA图谱缩小到30个碱基对,将使研究人员能够使用 CRISPR 等基因编辑工具来修改基因的特定区域。”
  Bass 补充道:“对基因组结构的了解有助于基因组编辑的研究,加快更大的应用研究工作,比如指导精确农业和医学的研究。”
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