基于机器学习方法的拟南芥基因组DNA复制时间预测研究

【目的】基于机器学习方法,构建拟南芥基因组DNA复制时间分类器,探究与复制时间相关的表观遗传修饰,为进一步研究DNA复制时间的表观遗传调控机制提供参考。【方法】收集拟南芥全基因组的DNA复制时间数据和多种DNA表观遗传修饰特征(ChIP-Seq)数据,以及染色质开放状态(DNase-Seq)数据,先通过t-SNE初步对DNA表观遗传修饰特征数据降维来衡量DNA复制早晚的可预测性,并利用皮尔逊相关系数计算了多种DNA表观遗传特征与DNA复制时间信号两两之间的相关性,再通过构建随机森林、多类别逻辑回归和支持向量机3种分类器对DNA复制时间进行建模分析,以十折交叉验证和ROC曲线下的面积(AUC)为衡量指标,用80%的数据建模,20%的数据对模型效果进行验证。【结果】3种分类器对DNA复制时间都具有良好的预测能力,平均AUC均达0.8以上。DNA复制早期信号与RNA聚合酶Ⅱ结合信号以及染色质开放状态信号等呈正相关,而复制晚期信号则与其呈负相关。其中H3.1、H3.3、H2AW、H4K16ac、H3K36me3、H3K4me3均可能与DNA复制时间存在密切关系。【结论】拟南芥基因组DNA复制时间可以通过表观遗传修饰进行准确预测,其中对DNA复制晚期的预测最为准确;并发现了与DNA复制时间关系密切的组蛋白变体及表观遗传修饰。     

拟南芥模拟病斑突变体的研究进展

从细胞程序化死亡角度综述了拟南芥模拟病斑突变体的研究进展。植物模拟病斑突变体在没有明显的逆境、损伤或病原物侵害时,能自发地形成坏死斑,并可能增强植物的抗病性。对模拟病斑突变体的研究有助于深入探讨植物细胞发育与凋亡、植物防御和抗病机制等。     

拟南芥HPT1,VTE3及TE4基因启动子在逆境条件下的表达特性分析

维生素E是一类人体所必需的脂溶性维生素,具有重要的生理功能。尿黑酸叶绿醇转移酶（HPT）、2-甲基-6．叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶（MPBQMT／VTE3）、1-生育酚甲基转移酶（γ-TMT／VTE4）是维生素E生物合成途径中的关键酶。本研究对来自拟南芥的HPT1,VTE3,VTE4三个基因启动子在低温、高盐及无光等逆境条件下的表达特性进行了分析,GUS组织化学染色结果表明：低温条件下,HPT1的表达降低明显,高盐条件下,HPT1的表达仅略有降低,无光条件下HPT1在茎中的表达升高,而根中的表达则降低;低温条件下VTE3的表达没有变化,高盐条件下则明显降低,无光条件下VTE3在茎中的表达显著降低;低温条件下VTE4表达略有升高,高盐条件下其表达明显降低,无光条件下VTTE4在茎中的表达有所降低。说明拟南芥维生素E合成途径中的酶的表达受外界环境条件的影响。     

拟南芥减数分裂重组发生的遗传学研究

减数分裂是有性生殖物种世代交替的转折点,而减数分裂过程中发生的遗传重组则是遗传变异的源泉,并为有性生物的进化提供了推动力。现已发现许多基因在重组过程中起重要作用。由于重组蛋白的高度保守性,反向遗传学为研究植物重组蛋白的性质及作用提供了充分的证据。本文就近年来对模式植物拟南芥减数分裂中的DNA双链断裂形成与修复以及同源染色体重组交换等重要事件及其相关基因的功能进行了概述,尤其对ZMM家族蛋白在遗传重组中的作用进行了重点介绍。     

Quercetin Promotes Auxin Transport in Arabidopsis thaliana

Study on the role of quercentin in polar auxin transportation. Arabidopsis was cultured on medium supplemented with quercetin to observe the growth of hypocotyls, 14C-IAA transport assays were conducted to measure the auxin transport activity. The results showed that Arabidopsis mutant auxl which had been deficient in auxin influx transportion obviously recovered the ability after cultured on the medium with quercetin. The polar auxin transport was promoted by the addition of quercetin. These results indicated that quereetin could promote polar auxin transport in vivo.     

拟南芥bZIP基因家族系统发育树比较分析

bZIP蛋白是植物中特有的一类转录因子,包含亮氨酸拉链结构域和碱性结构域两部分。在种子贮藏基因表达、光形态发生及器官建成以及植物对ABA、光、厌氧生活和发育信号的反应中,bZIP蛋白家族对调节基因的表达都起到重要的作用。对已鉴定出的78个拟南芥bZIP基因(包括-like)中72个bZIP基因(不包括-like和假设蛋白),利用系统发育树分为8个组,以期进一步探讨进化组中的生物特征和功能。     

拟南芥Ran小GTP结合蛋白在细胞有丝分裂中的定位

分别采用RT-PCR和直接荧光免疫方法分析Ran2 mRNA在拟南芥不同组织器官中的表达及Ran2的亚细胞定位。结果表明,Ran2基因在拟南芥根、茎、叶和花中均有表达;Ran2蛋白在细胞分裂间期主要定位于核膜周边,在后期定位于赤道板上和纺锤体上,末期又回到子细胞核膜周边。     

一步PCR法对拟南芥ATPK64基因的快速定点突变

采用部分互补的71物扩增表达载体的全序列,通过DpnⅠ酶切PCR产物去除甲基化的模板DNA,利用大肠杆菌自身的酶系统环化质粒DNA,只需设计1对引物,进行1次PCR反应,就直接获得了突变的表达载体.利用该方法成功地对拟南芥的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶编码基因ATPK64进行了定点突变.这种改进的DNA定点突变方法,具有简便、快捷、经济、成功率高的特点,是值得推广的PCR定点突变方法.     

拟南芥跨液泡膜磷转运蛋白基因突变体的初步筛选

观察分析了拟南芥的编码转运蛋白和其相关基因,构建了T-DNA突变体。利用野生型拟南芥和构建的T-DNA突变体拟南芥在形态学上的差别,发现了一株可能新的耐磷突变体。通过对野生型拟南芥和磷饥饿突变体的对比分析,可以为植物在耐磷方面的研究提供重要的线索。