2019年植物分類與鑒定培訓班報名通知   
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功能基因組與計算生物學組
> 研究領域

以模式植物以及重要資源和觀賞植物為系統開展功能基因組學和計算生物學研究。具體研究方向包括:1)植物生殖發育過程中的表觀基因組學和表觀轉錄組學調控機制,及其與花發育轉錄調控因子之間的相互作用;2)蘭花唇瓣和合蕊柱發育調控機制的比較生物學及進化生物學研究;3)與表觀遺傳調控有關的生物計算和分子進化生物學問題。

1. 腺嘌呤第六位氮原子上的甲基化修飾(N6-methyladenosine, m6A)是真核生物信使RNA序列內部含量最為豐富的一種修飾。近年來的研究發現,它由專門的甲基轉移酶添加,并可被去甲基酶移除,同時細胞內有相應蛋白識別m6A位點。m6A可影響 mRNA的翻譯、降解、可變剪接等過程,與干細胞發育、生物節律、酵母出芽生殖、植物生長發育等多種生命過程相關。通過特異性識別m6A的抗體免疫沉淀mRNA結合高通量測序,目前研究人員對人、小鼠、酵母、擬南芥、水稻等模式中的m6A轉錄組進行了初步分析研究,發現了不少有意思的現象。

為理解m6A修飾機制在真核早期進化過程中的作用,我們收集了上述模式生物里的m6A轉錄組數據,通過比較分析發現,在真核生物中最保守的1697個直系同源基因群中,約25%的基因群在所有5個代表性真核物種中都具有RNA甲基化修飾;物種特異的基因群中甲基化基因的比例顯著較低;通過對基因結構、進化速率等的進一步分析,表明甲基化和未甲基化基因存在系統性差異。該工作正在整理中,將于近期投稿。

2. 蘭科約有28,000種植物,是目前發現物種最多的被子植物家族,包含多種重要的園藝植物、藥用和食用植物。小蘭嶼蝴蝶蘭(Phalaenopsis equestris)是蘭科重要的模式植物,其花器官結構具有顯著的代表性,由外至內分別為三個花瓣化的萼片、兩個側生花瓣和一個特化的唇瓣、一個雌雄蕊合生的蕊柱。研究蘭花器官發育調控機制,不僅對于發展蘭花分子育種技術具有指導作用,而且對于深入理解蘭科乃至被子植物物種多樣性的形成具有重要意義。以往的研究表明B類MADS-box基因PeMADS2-5的組合表達是蘭花花被結構發育的關鍵因素。然而迄今對唇瓣、合蕊柱等蘭花關鍵器官發育的具體調控機制尚知之甚少。為進一步深入了解蘭花器官發育的調控機制,我們對小蘭嶼蝴蝶蘭不同發育時期的花器官進行了轉錄組測序。分析表明,三唇瓣變種不僅在花瓣的發育程序上與單唇瓣原種具有顯著差異,且在合蕊柱的基因調控程序上存在顯著差異;三唇瓣植株合蕊柱發育過程中與細胞壁形成和淀粉代謝相關的通路受到顯著影響;通過與表型觀察的結果相印證,我們認為PeMADS4基因在蝴蝶蘭花粉團發育過程中具有重要作用。

3. 隨著全球氣候的變化,作物在生長發育過程中對環境因素的響應機制受到越來越多的關注。其中,溫度是影響作物生長發育和繁育能力的關鍵因素。以往對植物熱擊響應機制的研究主要以葉子等營養組織為系統進行,而對植物在生殖發育過程中的熱擊響應機制的研究較少。我們通過對熱擊條件下模式植物擬南芥花發育早期的葉子、花及晚期花材料的轉錄組的分析發現,花和葉子在轉錄調控、RNA堿基修飾、可變剪接、蛋白折疊響應等方面對熱擊脅迫的響應存在顯著差異;轉錄組分析表明熱擊脅迫顯著影響了花藥和胚珠的早期發育、減數分裂和花粉成熟等關鍵的生殖過程;對未折疊蛋白反映(UPR)過程關鍵調控因子bZIP28和bZIP60的突變體植株中的分析表明,這兩個蛋白不僅參與調控UPR過程,也參與調控植物生殖發育時期的熱擊反映過程,并直接調控一批重要的功能基因。該研究系與復旦大學馬紅教授、劉建祥教授、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)

> 研究組成員

組  長:楊洪星博士,副研究員,碩士生導師
通訊地址:
上海市松江區辰花路3888號,上海辰山植物園科研中心 (201602)
聯系電話:021-37792288*908

郵  箱:[email protected][email protected]

 

   楊洪星,1981年5月生于山東聊城。2003年7月畢業于安徽大學,獲省優秀本科畢業生稱號;同年9月考入復旦大學物理系,師從著名理論物理學家郝柏林院士學習生物信息學;2009年9月博士畢業加入復旦大學馬紅教授實驗室從事博士后研究;2012年5月赴美國愛荷華大學醫學院Miles Pufall實驗室從事小兒白血病相關研究。2014年8月回國加入中科院上海辰山植物科學研究中心,擔任功能基因組學和計算生物學研究組組長。獲得2016上海市浦江人才計劃項目資助。主要從事植物生殖發育過程中的轉錄調控和表觀調控機制的研究。

> 研究助理(以姓氏拼音為序)

劉 翔
博士,高級工程師
電話:021-37792288*915
郵箱:[email protected]

李? 超
博士,助理研究員
電話:021-37792288*662
郵箱:[email protected]

莊海燕
博士,助理研究員 
電話:021-37792288*662
郵箱:[email protected]

王 令
碩士,研究實習員
電話:021-37792288*662
郵箱:[email protected]


> 研究助理(以姓氏拼音為序)

李文佳
碩士研究生(2015級) 
電話:021-37792288*662
郵箱:[email protected]

張 霞
碩士研究生(2016級)
電話:021-37792288*662
郵箱:[email protected]

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