2012CB910900-G-植物表观遗传调控及其在重要发育过程中的作用机制及结构基础研究
植物生长和发育中的表观遗传学调控
植物生长和发育中的表观遗传学调控植物是地球上最重要的生物种类之一。
它们作为食物来源，为生态系统的平衡做贡献，并作为种子植物，不断进化着适应各种生态环境。
与此同时，植物生长和发育过程的表观遗传学调控也引起了人们的广泛关注。
表观遗传学是指基因外表现类型的遗传学，它不涉及DNA序列的改变，而只是通过基因表达的调控来影响基因表型。
植物表观遗传学调控的重要性已经得到了广泛的认可。
随着我们对植物表观遗传学调控的深入研究，我们对植物生长和发育过程的理解也在不断深入。
在植物的生长和发育过程中，表观遗传学调控是起着关键作用的。
这些调控机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA（ncRNA）的高级调控。
这些机制中的每一个都对植物的生长和发育过程产生了重要的影响。
DNA甲基化是植物表观遗传学调控中一个重要的机制。
这个过程通过在DNA 分子上添加甲基基团，影响基因表达。
DNA甲基化主要在CpG二核苷酸上进行，这是一种广泛存在于基因组中的核苷酸序列。
研究表明，DNA甲基化能够控制植物的发育和抗逆性，以及植物对环境因素的响应能力。
此外，许多研究还发现，许多转录因子（TF）在DNA甲基化调控中发挥了重要的作用。
这些转录因子可能能够与DNA甲基化区域相互作用，从而影响基因的表达。
组蛋白修饰是另一种影响植物表观遗传学调控的方式。
组蛋白是一种基本的蛋白质，它在DNA的包装过程中起着重要的作用。
组蛋白修饰包括各种化学修饰，例如甲基化和乙酰化，这些修饰会对组蛋白的结构和DNA包装状态产生影响。
植物中许多转录因子、组蛋白修改酶和其他调节蛋白可以通过与组蛋白相互作用，来影响染色质状态并调控基因表达。
染色质重塑是另一种影响植物表观遗传学调控的方式。
染色质重塑是指改变染色质结构的作用，以使基因在特定时期表达。
在植物中，这种机制可能涉及多种蛋白复合物，包括招募组蛋白重塑酶、催化DNA滑动、ATP酶和其他调节因子，共同影响染色质的构象和基因表达。
植物表观遗传学研究植物表观遗传调控机制及其在植物生长发育中的作用的科学
植物表观遗传学研究植物表观遗传调控机制及其在植物生长发育中的作用的科学植物表观遗传学是近年来迅速发展的一个新兴领域，它研究的是植物基因组中不涉及DNA序列改变的遗传变异，主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA等众多表观遗传调控因子。
通过这些表观遗传调控机制的变化，植物可以在不改变基因序列的情况下，对环境刺激做出快速和灵活的反应，从而调控自身的生长发育过程。
一、DNA甲基化在植物表观遗传调控中的作用DNA甲基化是最早也是最为广泛研究的表观遗传调控机制之一。
它主要指的是DNA分子上的甲基（CH3）基团与DNA链上的C位点（嘌呤核苷酸胞嘧啶的咪唑环上的第五位碳）共价结合的化学修饰。
DNA甲基化可以通过阻断转录因子结合位点，改变染色质结构等方式影响基因转录活性，从而调控基因表达水平。
二、组蛋白修饰对植物生长发育的影响组蛋白修饰主要指的是通过改变组蛋白（Histone）上的修饰基团（如乙酰化、甲基化、磷酸化等）来调控染色质结构和基因表达的方式。
这些组蛋白修饰可以促进染色质的松弛或紧缩，从而影响基因表达的可及性。
比如，乙酰化修饰可以使染色质结构松弛，增加基因的转录活性；而甲基化修饰则可能引发染色质的紧缩，抑制基因的转录活性。
三、非编码RNA在植物表观遗传调控中的作用非编码RNA指的是不能翻译成蛋白质的RNA分子。
近年来的研究表明，非编码RNA在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。
它们可以通过与DNA、RNA和蛋白质相互作用，影响基因的表达和转录调控。
例如，某些小RNA可以与mRNA互补结合，引发mRNA的降解或抑制其转录水平，从而影响基因的表达。
植物表观遗传调控机制对植物生长发育的作用至关重要。
它们使得植物能够对环境刺激做出快速和准确的响应，从而适应不同的生长环境。
例如，一些植物在受到高盐胁迫时，会通过DNA甲基化和组蛋白修饰来调控一系列盐胁迫响应基因的表达，以增强自身的抗逆性能。
此外，植物表观遗传调控机制还与植物的生殖发育、细胞分化以及生物钟调控等多个生物学过程密切相关。
植物发育中的表观遗传调控机制
植物发育中的表观遗传调控机制植物是多细胞有机体中最为广泛的形态之一，其发育过程受到基因调控和表观遗传机制的共同影响。
随着对表观遗传调控机制的研究不断深入，科学家对于植物生长发育过程中的表观遗传调控机制也有了更深入的认识。
本文将从表观遗传基本概念入手，探讨植物发育中的表观遗传调控机制。
一、表观遗传基本概念表观遗传学是研究遗传信息传递过程中非DNA序列遗传信息的科学，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、RNA介导调控、染色体结构和调控等。
在这些表观遗传机制中，DNA甲基化和组蛋白修饰是最为重要的。
DNA甲基化是指在DNA分子链上的胞嘧啶核苷酸（C）上附加一个甲基基团，甲基化的C被称为5-甲基脱氧胞嘧啶（5mC）。
组蛋白修饰则是指对组蛋白进行化学修饰，包括磷酸化、甲基化、酰化等，从而影响染色质的结构和功能，调控基因表达。
二、表观遗传调控机制在植物发育中的作用1. DNA甲基化DNA甲基化是维持基因组稳定性和遗传信息传递的重要机制，在植物发育中也有重要作用。
研究表明，DNA甲基化在植物胚胎发育、愈伤组织诱导和植物生长发育等各个阶段中发挥作用。
例如，胚胎发育过程中，大量不同基因子的甲基化状态会发生变化，影响胚胎发育的细胞分化和细胞命运决定。
此外，在愈伤组织诱导中，甲基化状态的变化刺激了基因表达的改变，从而影响愈伤组织的分化和形成。
2. 组蛋白修饰组蛋白修饰是植物发育中另一个重要的表观遗传调控机制。
植物中表观遗传调控涉及的组蛋白修饰非常复杂，主要包括乙酰化、脱乙酰化、甲基化、磷酸化等。
这些修饰可以改变染色质的紧密程度，调控基因的可及性和表达。
例如，磷酸化修饰可以促进染色质的开放和基因的表达，而去乙酰化修饰则可以抑制基因的表达。
3. RNA介导调控除了DNA甲基化和组蛋白修饰，RNA介导调控也是植物发育中的表观遗传调控机制之一。
在植物中，RNA介导调控可以通过RNA干扰、RNA剪切和RNA修饰等方式改变RNA的生成、稳定性和功能，从而调控基因表达。
2012CB910500-G-植物表观遗传机制与重要调控蛋白质的功能和结构研究
项目名称：植物表观遗传机制与重要调控蛋白质的功能和结构研究首席科学家：沈文辉复旦大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：教育部上海市科委一、关键科学问题及研究内容1、拟解决的关键科学问题：表观遗传学与人类重大疾病的产生机理与防治以及农业生产密切相关，已成为生命科学研究的重要前沿和新的增长点。
本项目瞄准这一科学前沿，以模式植物拟南芥和水稻为材料，深入研究表观遗传密码的核心内容：组蛋白甲基化修饰重要调控蛋白质的功能和结构以及相互作用网络。
拟解决的关键科学问题是：影响组蛋白甲基化修饰建立和继承的重要调控蛋白质的功能是什么？这些蛋白质及蛋白复合体发挥功能的分子基础是什么？它们之间如何协调作用？组蛋白甲基化修饰如何在细胞分裂过程中继承和传递？2、主要研究内容：双子叶拟南芥和单子叶水稻虽同为模式植物，但开花和生殖发育过程有很大区别，同源基因发挥的生理功能也存在差异，因此我们选择两种模式植物材料开展研究，具体研究内容如下：课题1 组蛋白甲基化修饰重要调控蛋白质的功能鉴定重点研究拟南芥和水稻组蛋白甲基转移酶（甲基化建立）、甲基阅读蛋白（识别）及组蛋白变体、核小体组装蛋白和染色质重塑蛋白（传递与继承）的体内、体外功能，阐明上述表观遗传重要调控蛋白质发挥生理功能的分子机制。
根据项目组成员已有的工作基础，选择经过遗传分析证明具有重要生理调节功能的蛋白质开展研究，主要内容包括：（1）研究SET结构域蛋白（SDG2、SDG25和SDG701， SDG8、SDG26和SDG725， KYP 和SDG714，CLF）的组蛋白甲基转移酶活性、底物以及甲基化修饰位点的特异性；组蛋白甲基阅读蛋白（LHP1、MRG等）对不同修饰组蛋白的识别与结合活性。
（2）研究核小体组装蛋白（组蛋白H2A-H2B的分子伴侣NAP1、NRP，H3-H4的分子伴侣CAF1、ASF1、HIRA）在核小体组装/去组装过程中，染色质重塑蛋白(INO80、ISWI)在染色质重塑过程中，对组蛋白修饰及组蛋白变体（H2A/H2A.Z,H3.1/H3.3）的选择，分析组蛋白甲基转移酶、甲基阅读蛋白、核小体组装蛋白、染色质重塑蛋白之间的相互作用。
表观遗传调控机制及其对动植物的影响
表观遗传调控机制及其对动植物的影响表观遗传调控机制是指通过改变基因的表观遗传信息，并不改变他们的DNA序列，而影响基因的表达量和表达方式的过程。
这一机制在细胞分化、调节基因表达、维持基因表达稳态和环境响应等生命活动过程中扮演着非常关键的角色。
表观遗传调控机制与生命的起源、生长发育、食物产出、疾病诊断与治疗等方面都有着密切的联系。
表观遗传调控机制可以分为DNA甲基化、组蛋白修饰、核糖核酸修饰和非编码RNA等多个层次，其中DNA甲基化是最为普遍的表观遗传调控机制。
DNA甲基化指的是将甲基基团添加到DNA分子的胞嘧啶上，从而改变DNA本身的化学性质。
通过DNA甲基化可以实现基因的沉默，这使得基因可以被有效地保持在一个特定的表达状态下。
例如在细胞分化过程中，一些细胞必须阻止某些基因表达从而达到特定的细胞表型，这一过程就依赖于对基因的DNA甲基化。
由此可以看出，DNA甲基化在个体发育过程中至关重要。
DNA甲基化机制还具有响应环境的作用。
研究表明，对外界环境的刺激可以引起DNA甲基化程度的变化，这进一步影响基因表达和细胞分化。
在种群进化中，环境压力可以在个体层次引发DNA甲基化程度的变化，并在较长的时间尺度上形成适应性遗传变异的基础。
表观遗传调控机制在动植物中各自发挥着不同的作用。
对于人类，不同细胞中的基因组是相同的，但细胞功能却各不相同。
这是因为表观遗传调控机制可以使得不同的细胞类型采取特定的基因表达方式，从而产生不同的细胞类型。
而在植物中，表观遗传调控机制则在应对环境变化和生长发育中发挥着巨大的作用。
例如，植物中的非编码RNA可以通过基因沉默、mRNA介导的基因表达抑制、特异性的基因剪接等方式影响基因表达。
这让植物能够应对多种复杂的生命环境，增强了其适应性和可塑性。
不过，表观遗传调控机制在不同动植物中的具体表现是有很大区别的。
对于哺乳动物，表观遗传调控机制主要通过DNA甲基化来影响基因表达，而对于植物的DNA甲基化则相对较弱。
表观遗传调控在个体发育和疾病中的作用机制
表观遗传调控在个体发育和疾病中的作用机制表观遗传调控是指在基因组中没有改变核酸序列的情况下，通过化学修饰方式（如DNA甲基化、组蛋白乙酰化等）调节基因表达的一种机制。
它在个体发育和疾病中起着重要的调控作用。
本文将探讨表观遗传调控在个体发育和疾病中的作用机制，并进一步讨论其与遗传调控之间的相互作用。
个体发育是一个复杂的过程，涉及到多个器官和组织的发育和协调。
表观遗传调控在个体发育过程中起着关键的调控作用。
一方面，表观遗传调控可以通过调节基因的表达模式来促进细胞分化和器官发育。
例如，在胚胎发育中，某些基因的DNA甲基化状态发生变化，从而促进胚胎细胞向不同细胞类型的分化。
此外，组蛋白修饰也可以参与细胞分化过程，通过调节基因的可及性和表达水平来影响细胞的特化和发育。
另一方面，表观遗传调控可以在个体发育过程中形成记忆效应。
一些研究表明，个体在早期的环境刺激下，会发生DNA甲基化状态的改变，这些改变可以在后续发育中影响基因表达和细胞特化。
因此，表观遗传调控是个体发育过程中不可或缺的调控机制。
与个体发育相似，表观遗传调控在疾病的发生和进展中也发挥着重要的作用。
许多疾病，如癌症和心血管疾病，与表观遗传调控异常相关。
一些研究发现，癌细胞中常常存在DNA甲基化的异常，例如，DNA甲基化的丧失或增加，导致基因的异常表达，从而促进肿瘤的形成和进展。
此外，表观遗传调控异常还与疾病的预后和治疗反应相关。
例如，在某些病例中，DNA甲基化的状态可以预测患者的疾病预后，并对治疗方案的选择提供指导。
因此，深入研究表观遗传调控在疾病中的作用机制对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。
表观遗传调控与遗传调控之间存在着紧密的相互作用。
虽然我们经常将表观遗传调控和遗传调控分开讨论，但它们实际上是相互交织的。
表观遗传调控可以通过改变某些基因的表达来影响个体的遗传状态。
例如，部分DNA甲基化的变异会导致基因启动子地区甲基化改变，进而影响某些基因的表达。
国家重大科学研究计划2012年立项项目清单
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植物表观遗传调控机制研究
植物表观遗传调控机制研究
植物表观遗传调控是指除了DNA序列外，还有一些可以改变基因表达的非编
码因素，在细胞内调控基因表达的一种方式。
它包括了DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等一系列调控机制，是植物生长发育及环境适应性的重要调节因素。
在DNA甲基化方面，植物中的5-甲基胞嘧啶（5mC）是最常见的DNA甲基
化形式。
研究表明，全基因组的DNA甲基化水平和早期胚胎发育等过程密切相关。
比如，在转录因子基因家族中，大部分基因都存在编码DNA甲基转移酶的甲基化
位点，这些位点的不同甲基化状态会对基因的表达产生影响。
除了DNA甲基化外，植物中的组蛋白修饰也是一种重要的表观遗传调控机制。
组蛋白是核小体的主要成分，主要通过改变组蛋白的翻译状态来调节基因的表达。
这些修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等多种形式，不同形式的修饰会对组蛋白的结构和功能产生影响。
此外，非编码RNA也是表观遗传调控中的重要组成部分。
非编码RNA主要指与RNA丝氨酸转移酶相互作用，从而抑制RNA转录的一种RNA分子。
非编码RNA会干扰RNA的翻译和稳定性，从而调节基因表达。
研究表明，非编码RNA
与植物的光合作用、生长调节、环境应答等许多生物学过程密切相关。
总之，植物表观遗传调控机制是一种复杂的、动态的调节机制，在植物生长发
育和环境适应中发挥着重要的作用。
相关研究将为植物的品质、增产和环境适应等方面提供新的思路和方法。
植物生长发育调控的表观遗传机制
植物生长发育调控的表观遗传机制植物是一类在地球上广泛分布的生物。
它们生长、发育、繁殖过程受到内外环境因素影响，与其它生物一样遵循一套生命的基本规律。
表观遗传学研究生命的表皮遗传学，主要研究表观遗传标记在基因表达和调控机制中的作用。
通过对其机理的研究，有助于认识植物生长发育和形态分化的调控规律，并为育种、种植、农业生产、生物工程技术等提供理论基础和应用价值。
DNA甲基化与植物生长调控DNA甲基化是种广泛存在于自然界的表观遗传修饰方式，其表现形式为将甲基化（CH3）基团与DNA中的胞嘧啶（C）连接，形成5-甲基胞嘧啶（5-MeC）结构。
DNA甲基化可以影响DNA骨架的稳定性和加强紧密的控制染色体结构的组装和维持，从而担任基因表达的关键调控角色。
DNA甲基化在调节植物生长发育中也发挥着非常重要的作用。
在植物生长过程中，甲基化依据特定的序列在染色质上发生重组，调控其特定的基因表达。
有研究表明，DNA甲基化可通过不同方式调节植物发育中的基因表达与翻译，并在种植物体内反映出植物生长发育的性状变化。
组蛋白修饰与植物生长调控组蛋白修饰是一种在染色体结构和功能基础上的表观遗传修饰本领。
组蛋白是一种高度保守的蛋白质，是染色质的主要成分，高度基质化。
组蛋白修饰方式的多样性反映出在不同细胞和组织队列中，同一基因或不同基因的表达模式和核议面不同。
组蛋白修饰包括多种机制，如甲基化、乙酰化、磷酸化或其他兼有成分，可通过不同的方法和程度调节染色质结构和染色质集成环境的性质，进而调节基因表达和维持染色体状态。
组蛋白修饰在植物生长调控过程中也发挥着重要作用。
研究表明，某些表观遗传标记可以在植物生长和发育周期不同阶段内协调调节多种基因表达或不同步骤间关键基因的激活和抑制过程。
例如，检测发现，组蛋白乙酰化可以在花苞分裂和花期来临两个周期内改变植物中的基因表达，在植物生长发育周期中发挥着重要作用。
小RNA以及其它表观遗传修饰与植物生长调控小RNA是一类非编码RNA，通常长度为20-30nt。
植物表观遗传
植物表观遗传植物表观遗传是指基因组相同但表现型差异的现象。
它指的是通过非改变DNA序列的方式来调控基因的表达和功能，从而影响植物的形态、生长和发育等性状。
表观遗传的发现为我们深入了解植物的遗传机制和进化提供了重要线索。
本文将分析植物表观遗传的各种调控机制以及其在植物生物学研究和应用中的意义。
一、DNA甲基化与植物表观遗传DNA甲基化是植物表观遗传的重要调控机制之一。
通过甲基化酶将甲基基团添加到DNA分子上，可以影响基因的表达。
DNA甲基化主要出现于CpG二核苷酸骨架上，形成双螺旋DNA链的酸性链的内侧。
甲基化可以导致DNA的结构变化，从而影响RNA聚合酶的结合和基因的转录。
当前的研究表明，DNA甲基化在植物的发育、光信号传导、响应逆境等方面起着重要作用。
例如，一项研究发现，在植物的生长过程中，DNA甲基化可以调控根系发育。
通过调控特定基因的甲基化水平，可以改变根系细胞的分化方式和生长速率，从而影响植物的整体形态。
这一发现揭示了DNA甲基化在调控植物生长发育中的作用，并为植物育种和改良提供了新的思路。
二、组蛋白修饰与植物表观遗传组蛋白修饰是植物表观遗传的另一个重要调控机制。
组蛋白是染色质的主要组成部分，通过翻译后修饰可以调控染色质的结构和功能。
组蛋白修饰主要包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等多种方式。
乙酰化是组蛋白修饰中的一种重要方式。
乙酰化通过酶类将乙酰基团添加到组蛋白上，可以改变染色质的结构，进而影响基因的转录和表达。
一项研究发现，在植物的生长过程中，乙酰化修饰可以调控茎的发育。
通过调控特定基因的乙酰化修饰水平，可以促进茎细胞的分裂和伸长，进而影响植物的生长速率和高度。
这一发现揭示了组蛋白乙酰化在植物生长发育中的重要作用。
三、非编码RNA与植物表观遗传非编码RNA（non-coding RNA）在植物表观遗传中发挥着重要的调控作用。
非编码RNA指的是无编码蛋白质功能的RNA分子，包括小分子RNA（小RNA）和长非编码RNA（lncRNA）等。
表观遗传调控在发育生物学中的重要性解析
表观遗传调控在发育生物学中的重要性解析发育生物学是研究生物体从受精卵发育到成熟个体的全过程的学科。
在这个过程中，细胞需要根据一定的程序和指示逐渐分化为不同类型的细胞，形成各种组织和器官。
表观遗传调控是一种通过改变基因表达方式，而非DNA序列的方式，对细胞命运和发育进行调控的机制。
通过这种方式，细胞可以对内外环境的变化做出响应，并适应不同的发育需要。
表观遗传调控在发育生物学中起着非常重要的作用。
首先，表观遗传调控参与了基因表达的调控。
基因表达是指基因通过转录和翻译过程转化为具有功能的蛋白质的过程。
表观遗传调控通过化学修饰，如DNA甲基化和组蛋白修饰，改变染色质的结构和紧密度，从而影响基因的转录活性。
这些修饰可以使某些区域的染色质结构紧密，难以转录，从而起到基因沉默的作用；也可以使某些区域的染色质结构松弛，便于转录，从而促进基因的表达。
通过这种方式，细胞可以根据不同发育阶段和发育环境的需求，对基因的表达进行有选择性的调控。
其次，表观遗传调控参与了细胞命运的决定。
在发育过程中，细胞需要根据自身的命运投向分化形成不同类型的细胞。
表观遗传调控通过改变特定基因的活性和表达水平，影响细胞的分化。
一个基因的过早或过晚表达，都可能导致细胞分化异常或无法分化，从而影响整个发育过程。
表观遗传调控可以通过改变染色质状态，如DNA甲基化和组蛋白修饰，在细胞分化过程中提供信号，引导细胞进入特定的分化途径。
此外，表观遗传调控还参与了器官发生和功能的调控。
在发育生物学中，器官发生和功能的调控是一个复杂的过程，涉及到多种信号通路和调控机制。
表观遗传调控通过改变某些特定基因的表达模式，调控器官的形成和功能的发挥。
例如，表观遗传调控可以通过DNA甲基化和组蛋白修饰，在特定时期和特定组织中调控特定基因的表达水平，从而影响器官发育和功能的建立。
总之，表观遗传调控在发育生物学中的重要性不可忽视。
它参与了基因表达的调控，影响细胞的命运决定，调控器官的发育和功能的建立。
植物表观遗传调控的机制
植物表观遗传调控的机制植物是生态系统中不可或缺的一部分，其表观遗传调控机制在维持生物多样性和环境平衡的过程中发挥着重要作用。
本文主要介绍植物表观遗传调控的机制，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA以及其他调控过程，并对其在植物生长发育、逆境适应和进化等方面的意义进行简要探讨。
一、DNA甲基化DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，即通过甲基转移酶在CpG二核苷酸（即CG位点）上加上甲基基团，从而形成5-甲基胞嘧啶。
在植物中，DNA甲基化主要发生在基因启动子和重复序列等区域，通过调控基因表达、基因组稳定性和转座子活性等过程来影响植物生长发育和逆境适应。
研究表明，DNA甲基化在植物的根系发育、叶片衰老、开花生长以及对不同逆境的响应过程中具有重要作用。
二、组蛋白修饰组蛋白是细胞核内的主要蛋白质之一，其修饰方式包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等。
组蛋白修饰的方式和位置可以直接或间接地影响DNA的可及性，从而调控基因表达。
在植物中，组蛋白的修饰主要发生在基因启动子和组织特异性的基因区域等位置，例如，H3K4me3常常用于标记活性基因的启动子，而H3K27me3则能够抑制基因表达。
组蛋白修饰在植物生长发育、调控基因表达及对不同逆境的应对中都扮演着重要角色。
三、非编码RNA除了编码蛋白质的RNA外，植物细胞内还存在大量的非编码RNA，包括snRNA、snoRNA、miRNA、siRNA等多种类型。
这些RNA参与了植物的生长发育和胁迫响应等重要过程。
miRNA和siRNA可以调控基因表达，特别是靶标基因的转录后水平，从而影响植物的生长发育和逆境适应。
snRNA和snoRNA则主要参与RNA的修饰、修剪和核糖体加工等过程。
非编码RNA的表达模式和作用机制在植物中还存在许多尚待探索的未知领域。
四、其他调控过程植物中除了DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA之外，还存在许多其他类型的表观遗传修饰和调控过程。
植物表观遗传修饰的作用机制与应用研究
植物表观遗传修饰的作用机制与应用研究植物的表观遗传修饰是指在基因组水平上对DNA序列的化学修饰，例如DNA甲基化、组蛋白修饰等，这些修饰可以影响染色质的结构和功能，从而调控基因的表达和遗传信息的传递。
在过去的几十年里，随着技术的不断发展和研究的深入，人们对植物表观遗传修饰的作用机制和应用进行了广泛的研究。
一、植物表观遗传修饰的作用机制1. DNA甲基化DNA甲基化是一种通过甲基转移酶将甲基基团转移至DNA分子中的化学修饰，它可以在CpG二核苷酸位点上发生，从而对基因表达、遗传稳定性和细胞分化等过程产生影响。
在植物中，DNA甲基化的水平受到环境和生长发育状态的调节，例如光照、营养、激素等因素都会影响植物DNA甲基化的程度和分布。
同时，DNA甲基化还可以通过与蛋白质相互作用，调控基因的表达和染色质结构的改变。
2. 组蛋白修饰组蛋白修饰是指通过添加或去除化学修饰物改变与核心组蛋白的相互作用，从而影响染色质的结构和功能。
这些化学修饰物包括甲基化、酰化等，它们可以影响基因的表达和表观遗传标记的分布。
在植物中，组蛋白修饰通过影响基因甲基化水平、染色质的重塑等方式调控基因的表达和细胞分化等过程。
3. RNA甲基化RNA甲基化是一种通过RNA甲基转移酶在RNA分子中添加甲基基团的化学修饰，它可以调节基因转录和核糖体结构的形成。
在植物中，RNA甲基化已经被证明可以激活或抑制基因转录，影响蛋白质合成和细胞增殖等过程。
二、植物表观遗传修饰的应用研究1. 植物繁殖与发育植物繁殖和发育过程中，表观遗传修饰扮演着重要的角色，例如调控基因表达和染色质的重构等过程。
研究人员利用表观遗传修饰改变植物的生长发育模式，例如改变花期、提高产量等，取得了不错的效果。
2. 植物对环境的响应植物对于环境的适应和响应能力与表观遗传修饰密切相关，光照、营养、水分和气候等因素都可以通过调节表观遗传修饰的水平影响植物的生长发育。
研究人员通过对表观遗传修饰相关基因进行操作，成功改变了植物对环境的响应方式。
表观遗传调控在发育与疾病中的作用机制
表观遗传调控在发育与疾病中的作用机制表观遗传调控是指不涉及DNA序列改变，通过改变基因组中的化学修饰，例如DNA甲基化、组蛋白修饰等来调控基因的表达水平。
表观遗传调控在动植物的发育过程中起着重要的作用，同时，在疾病的发生和发展中也发挥着关键作用。
本文将介绍表观遗传调控在发育与疾病中的作用机制。
首先，我们来谈谈表观遗传调控在发育中的作用机制。
发育是一个复杂的过程，包括胚胎发育、器官发育和细胞分化等。
表观遗传调控通过改变基因的表达水平，对发育进行精细调控。
以DNA甲基化为例，DNA甲基化是一种在CpG位点上添加甲基基团的修饰方式。
研究发现，DNA甲基化在胚胎发育和细胞分化中扮演着重要角色。
细胞分化过程中，一些特定的基因的DNA甲基化水平发生改变，从而引起基因表达的变化，进而决定细胞的命运。
除了DNA甲基化，组蛋白修饰也是表观遗传调控中的重要机制。
组蛋白是染色体的主要结构蛋白，通过组蛋白修饰，可以改变染色体的结构和染色质的可及性，从而影响基因的转录。
例如，乙酰化、甲基化、磷酸化等修饰可以影响染色质的松弛度和转录因子的结合能力，从而调控基因的表达。
这些组蛋白修饰也在发育过程中发挥着重要的作用，控制基因的开关和细胞命运。
表观遗传调控在疾病中的作用机制与发育有着紧密联系。
许多疾病的发生与发展与表观遗传调控的异常有关。
以癌症为例，研究发现，癌细胞的表观遗传调控系统常常发生失调，导致癌基因的活化和抑癌基因的失活。
例如，DNA甲基化水平下降和组蛋白乙酰化水平升高是癌症细胞常见的表观遗传调控异常现象。
这些异常现象导致基因的表达异常，促进肿瘤的发生和发展。
除了癌症，一些遗传性疾病和神经系统疾病也与表观遗传调控的异常有关。
例如，艾滋病毒感染可以引起DNA甲基化和组蛋白修饰水平的改变，影响免疫系统的功能。
而阿尔茨海默病等神经系统疾病的发生与发展也与表观遗传调控的异常有关。
研究人员发现，阿尔茨海默病患者大脑中的一些基因的DNA甲基化水平发生改变，这些改变可能导致基因表达的异常，进而引起该疾病的发生。
表观遗传调控在发育过程中的作用
表观遗传调控在发育过程中的作用发育是生物体从受精卵逐渐发育成成熟个体的过程，涉及到一系列的生物学过程和调控机制。
表观遗传学是研究基因在不改变DNA序列的情况下如何调控基因表达的学科，近年来受到广泛关注。
表观遗传调控在发育过程中发挥着重要的作用，包括胚胎发育、器官发育和细胞分化等。
本文将就表观遗传调控在发育过程中的作用进行探讨。
首先，表观遗传调控在胚胎发育中起到了关键的作用。
胚胎发育是多个细胞通过分裂、分化和定位过程逐渐形成器官和组织的过程。
在胚胎发育的早期阶段，表观遗传机制主要通过DNA甲基化来调控基因表达。
DNA甲基化是通过在DNA分子上添加一个甲基基团来改变基因的表达状态。
这种化学修饰可以抑制某些基因的表达，从而控制细胞分化和特化。
其次，表观遗传调控对器官发育的影响也不可忽视。
器官发育是胚胎发育的延续，它的过程涉及多个细胞类型的协同作用和调控。
在器官发育过程中，表观遗传调控通过改变某些基因的染色质状态来控制基因的表达。
例如，组蛋白修饰是一种常见的表观遗传调控机制，它通过改变染色体的结构和可访问性来影响基因的表达。
在器官发育中，组蛋白修饰可以促进或抑制特定基因的表达，从而调控细胞分化和器官的形成。
此外，表观遗传调控还在细胞分化中扮演着重要的角色。
细胞分化是指多能性细胞经过一系列的分化过程，最终分化成各种特定细胞类型。
在细胞分化过程中，表观遗传调控通过改变DNA的结构和染色质的状态来控制基因的表达。
例如，组蛋白修饰可以在细胞分化中调节基因的表达，促进特定细胞系的形成。
同时，非编码RNA (non-coding RNA) 的表达调控也在细胞分化中发挥重要作用。
非编码RNA可以与染色质相互作用，从而改变基因的表达状态，影响细胞的命运和功能。
总结起来，表观遗传调控在发育过程中发挥着重要的作用。
它通过改变DNA的甲基化状态、组蛋白修饰和非编码RNA的表达调控等方式，影响基因的表达和细胞的命运。
这些调控机制相互作用，协同发挥作用，确保胚胎发育、器官发育和细胞分化的正常进行。
遗传和表观遗传调控在发育和生长中的作用
遗传和表观遗传调控在发育和生长中的作用生命的继承是通过遗传物质进行的，而遗传物质中的核酸对于生命活动的调控起着至关重要的作用。
然而，随着研究的深入，人们发现生命活动的调控还与表观遗传息息相关。
遗传和表观遗传调控共同参与发育和生长过程中的调控。
遗传调控在发育和生长中的作用遗传调控是指通过遗传物质中所含的基因及其互相作用来调节生物体内各种生命活动的过程。
从受精卵到成年生物，这个过程是一个逐步发展的过程，而其中所需要的各种生命活动都是由遗传信息的转录和翻译来完成的。
在这个过程中，基因调控扮演了重要的角色。
从受精卵开始，生命体内的细胞会分不断分裂，然后逐步分化为各种细胞，结构与功能有所不同。
这个过程也就是发育过程。
发育过程中的遗传调控主要由下列因素组成：1. 基因型。
是指遗传物质中所携带的基因。
不同的基因型会导致不同的形态、功能等，从而影响生物体的生长和发育。
2. 基因表达。
是指特定基因活动的表现。
在发育过程中，各细胞会表达出不同的基因，从而实现其分化和特化。
3. 基因调控。
是指通过各种方式对基因表达的调控。
基因调控可以影响基因的转录和翻译过程，从而对生物体的生长和发育进行控制。
细胞生长是细胞分裂的基础。
在细胞分裂过程中，DNA会复制并分离，从而生成两个具有相同遗传信息的新细胞。
这个过程的调控也是由遗传物质中所携带的基因所控制的。
表观遗传调控在发育和生长中的作用表观遗传调控是指通过诱导DNA的化学修饰来改变基因的表达状态的过程。
表观遗传调控的主要手段有DNA甲基化、组蛋白修饰等。
DNA甲基化是指将甲基基团加到DNA链的核苷酸中的化学修饰过程。
甲基化会使DNA对一些转录因子的敏感度低下，从而抑制基因表达。
在胚胎发育的过程中，DNA甲基化也可以影响细胞命运的决定。
组蛋白修饰是指一组与组蛋白相关的基因表达调控过程。
组蛋白修饰可以使基因向上或向下的转录，从而调节胚胎发育、成人饮食和环境因素如何影响癌症等疾病的风险。
植物生长发育的遗传调控机制
植物生长发育的遗传调控机制植物是地球上最重要的生物之一，它们能够通过利用光和空气进行光合作用，从而生长和繁殖。
植物生长发育的过程非常复杂，需要许多基因的调控和参与。
在本文中，我们将讨论植物生长发育的遗传调控机制。
一. 植物生长发育的基本过程植物生长发育的过程可以分为表观性状和细胞形态发生两个方面。
表观性状包括植物体内器官的数量和形态，例如叶片大小和形状，花朵的颜色和形态等等。
这些性状大多由单个基因调控，并可以通过改变基因表达水平来发生变化。
细胞形态发生则指细胞在不同生长阶段发生的形态变化，例如细胞分裂和生长。
这些过程十分复杂，需要许多基因协同调控。
二. 植物生长发育的遗传调控机制植物生长发育的遗传调控机制包括许多不同的分子机制，例如RNA修饰、蛋白质翻译和DNA甲基化等等。
其中，RNA修饰是一个重要的机制。
RNA修饰可以改变RNA 序列和结构，从而影响RNA的功能。
例如，N6-甲基腺嘌呤（m6A）是一种常见的RNA修饰，它可以调控mRNA降解、翻译和RNA结构。
在植物中，m6A修饰被证明可以影响植物对于光照的反应，从而调控植物的生长发育。
另外，DNA甲基化也是一个重要的机制。
DNA甲基化是指DNA分子上的甲基基团与DNA碱基结合的过程。
这种修饰可以影响基因转录和表达，从而影响细胞的生长发育。
在植物中，DNA甲基化也被证明可以影响植物的表型和生理反应。
除此之外，植物中的转录因子和miRNA（microRNA）也是我们需要关注的调控机制。
转录因子是一类可以结合到特定DNA序列上的蛋白质，它们可以调控基因的转录和表达。
miRNA则是一类短链非编码RNA，它们可以结合到mRNA上并调控mRNA的降解、翻译和稳定性。
通过调控这些机制，植物能够在不同的环境中生长和繁殖，适应不同的生存条件。
三. 基因编辑技术在植物生长发育中的应用随着技术的进步，基因编辑技术已经成为一种植物基因研究的重要工具。
基因编辑技术包括CRISPR/Cas9和TALEN等不同的技术，它们可以直接更改植物基因的序列，从而实现对植物生长发育的精确调控。
表观遗传修饰活动调控机制在细胞重程系统发育中的意义
表观遗传修饰活动调控机制在细胞重程系统发育中的意义表观遗传修饰是一种在细胞中控制基因表达的重要机制，它通过不同方式改变染色体的结构和功能，从而影响基因的转录和翻译过程，进而调节细胞重程系统发育的过程。
这种表观遗传修饰活动的调控机制对于细胞重程系统发育具有重要的意义。
细胞重程系统发育是生物生命的关键过程，它涉及到细胞的增殖、分化和特化等重要过程。
细胞在发育过程中需要对不同基因进行精确的调节，以确保细胞在发育过程中的正确分化。
表观遗传修饰活动调控机制通过改变DNA的甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的表达等方式，能够对基因表达的时间和空间进行精准调控，从而影响细胞的发育过程。
首先，表观遗传修饰活动调控机制在细胞重程系统发育中的意义体现在对基因表达的调控。
表观遗传修饰可以直接或间接地影响DNA的甲基化状态，从而影响基因的转录水平。
例如，DNA甲基化的改变可以使一些基因的转录被抑制或激活，这样就能够在细胞发育的不同阶段产生不同的基因表达模式，进而导致细胞的不同命运。
其次，表观遗传修饰活动调控机制也可以通过改变染色体的结构和功能来影响细胞重程系统发育。
组蛋白修饰是表观遗传修饰的重要方式之一，它可以改变染色体上的核小体结构和染色体的可见性，从而影响基因的转录活性。
例如，乙酰化和甲基化等组蛋白修饰可以使染色体更加松弛或更加紧密，以适应细胞发育过程中的不同需求。
此外，表观遗传修饰活动调控机制还可以通过调控非编码RNA的表达来影响细胞重程系统发育。
非编码RNA是一类不具有编码能力的RNA分子，它们可以参与到转录调控、转录后调控以及染色体重塑等细胞过程中。
非编码RNA的表达受到表观遗传修饰的调控，从而对基因表达产生影响，进而影响细胞的发育过程。
总之，表观遗传修饰活动调控机制在细胞重程系统发育中具有重要的意义。
它通过改变DNA的甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的表达等方式，对基因表达进行精确调控，从而影响细胞的发育过程。
2021CB910900
2021CB910900项目名称：植物表观遗传调控及其在重要发育过程起止年限：依托部门：中的作用机制及结构基础研究邓兴旺北京大学 2021.1至2021.8教育部中国科学院河北省科技厅北京市科委首席科学家：一、关键科学问题及研究内容（一）拟解决的关键科学问题根据当前国内外植物表观遗传学机制和功能研究取得的进展和未来的发展趋势，本项目拟解决的3个关键科学问题是：1、植物表观遗传调控的结构基础和分子机制：结合结构生物学、生物化学、遗传学和分子生物学的手段和方法研究表观遗传调控基因表达和沉默的分子途径、结构基础和作用机制，包括miRNA途径中从miRNA前体加工形成成熟的miRNA 过程的调控机制、miRNA效应复合体（RISC）结构、组分和miRNA进入AGO1复合体的调控机制、该复合体在复杂的细胞内环境找到靶标mRNA的机制以及该复合体结构和功能之间的关系；siRNA途径中RNA介导的DNA甲基化途径效应复合体（RITS）关键组分、结构以及结构和功能之间的关系、DNA依赖的RNA聚合酶Pol IV/V的转录活性调控和模板识别机制、效应因子通过DNA甲基化影响基因表达的结构和分子机制、PcG介导的基因沉默途径的组分和作用机制、PcG和RNA 介导的两个基因沉默途径相互作用的分子机制。
通过对上述表观遗传学基本问题和机制的了解，完善和发展表观遗传学的理论体系。
2、植物细胞分化和发育的表观遗传学机制：基因的差异表达是细胞分化和发育发生的基础。
构成同一个生物体的不同细胞处于不同分化状态，根本原因是不同细胞中基因表达存在差异。
同一个物种的干细胞与不同分化状态的细胞或处于不同环境条件生长细胞的基因组是完全相同的，但它们基因组的表达差异却很大。
所以，基因表达差异不是由基因组决定的，而是由基因组DNA和与其紧密结合的组蛋白构成的染色质的共价修饰状态即表观基因组（Epigenome）决定。
了解一个物种不同细胞的表观修饰状态以及这种修饰状态与基因表达活性以及与细胞分化和个体发育之间的关系是发育生物学和表观遗传修饰功能的基本问题。
表观遗传调控在植物病原真菌发育和致病过程中的作用与分子机制
表观遗传调控在植物病原真菌发育和致病过程中的作用与分子
机制
孙子越;陶增
【期刊名称】《浙江大学学报（农业与生命科学版）》
【年(卷),期】2024(50)3
【摘要】经过长期进化,植物病原真菌发展出多种复杂而精妙的侵染宿主策略。
在植物与病原菌互作过程中,病原菌致病基因的精准表达与调控起至关重要的作用。
表观遗传调控是指通过化学修饰改变染色体上的DNA和蛋白质,从而调控基因表达的过程,包括DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化以及染色质重塑等。
越来越多的证据表明,表观遗传调控在植物病原真菌基因的转录重编程中发挥重要作用,进而影响其发育、环境应激反应、次生代谢物的生物合成和致病性等方面。
本文综述了近年来表观遗传调控因子方面的研究进展,包括组蛋白修饰、染色质重塑等在植物病原真菌发育和致病性中的作用,并对当前的研究进行了展望,以期为未来的病害防治研究奠定坚实的理论基础。
【总页数】12页(P469-480)
【作者】孙子越;陶增
【作者单位】浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】S432;S41
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项目名称：植物表观遗传调控及其在重要发育过程中的作用机制及结构基础研究首席科学家：邓兴旺北京大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：教育部中国科学院河北省科技厅北京市科委一、关键科学问题及研究内容（一）拟解决的关键科学问题根据当前国内外植物表观遗传学机制和功能研究取得的进展和未来的发展趋势，本项目拟解决的3个关键科学问题是：1、植物表观遗传调控的结构基础和分子机制：结合结构生物学、生物化学、遗传学和分子生物学的手段和方法研究表观遗传调控基因表达和沉默的分子途径、结构基础和作用机制，包括miRNA途径中从miRNA前体加工形成成熟的miRNA过程的调控机制、miRNA效应复合体（RISC）结构、组分和miRNA进入AGO1复合体的调控机制、该复合体在复杂的细胞内环境找到靶标mRNA的机制以及该复合体结构和功能之间的关系；siRNA途径中RNA介导的DNA甲基化途径效应复合体（RITS）关键组分、结构以及结构和功能之间的关系、DNA 依赖的RNA聚合酶Pol IV/V的转录活性调控和模板识别机制、效应因子通过DNA甲基化影响基因表达的结构和分子机制、PcG介导的基因沉默途径的组分和作用机制、PcG和RNA介导的两个基因沉默途径相互作用的分子机制。
通过对上述表观遗传学基本问题和机制的了解，完善和发展表观遗传学的理论体系。
2、植物细胞分化和发育的表观遗传学机制：基因的差异表达是细胞分化和发育发生的基础。
构成同一个生物体的不同细胞处于不同分化状态，根本原因是不同细胞中基因表达存在差异。
同一个物种的干细胞与不同分化状态的细胞或处于不同环境条件生长细胞的基因组是完全相同的，但它们基因组的表达差异却很大。
所以，基因表达差异不是由基因组决定的，而是由基因组DNA和与其紧密结合的组蛋白构成的染色质的共价修饰状态即表观基因组（Epigenome）决定。
了解一个物种不同细胞的表观修饰状态以及这种修饰状态与基因表达活性以及与细胞分化和个体发育之间的关系是发育生物学和表观遗传修饰功能的基本问题。
本项申请将在单基因和全基因组水平研究不同类型细胞特异性的表观遗传修饰，包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及组蛋白构成水平差异，这些差异与基因表达和非编码RNA表达差异与细胞分化和发育之间的关系，以及参与细胞分化和重要发育过程控制的重要蛋白（或蛋白复合体）结构和功能之间的关系，从而解析植物细胞分化和发育的表观遗传机制。
3、植物杂种优势形成的表观遗传调控机制：杂种优势是一个重要的生物学现象和基本的生物学问题，同时也是目前提高作物产量的关键途径。
但对杂种优势的机理还很不清楚，这也严重制约了杂种优势潜力的进一步提高。
杂交种涉及来自两个亲本的基因组之间的相互作用，了解表观遗传学机制在调控杂种优势中的作用有重要的科学意义和应用价值。
另一方面，在解析表观遗传学机制的同时，了解通过表观遗传学机制调控的生物学过程对于进一步理解和认识表观遗传学机制和功能也具有重大意义。
（二）主要研究内容本项目拟以拟南芥、水稻、玉米等三种植物为研究对象，围绕上述3个关键科学问题，主要开展以下7个方面的研究工作。
在研究内容的布局上，并不是每个研究内容均涵盖三种植物，而是根据研究内容的需要和每个植物的特点及存在的问题，选一到三种植物开展研究。
1、利用生物化学和遗传学手段鉴定植物miRNA和siRNA途径的新组分、调控和作用机制：鉴定参与miRNA前体加工形成成熟的miRNA过程的组分、研究miRNA效应复合体（RISC）新组分和生物学功能之间关系、miRNA进入AGO1复合体的调控机制以及该复合体在复杂的细胞内环境找到靶标mRNA的机制，从而解析植物miRNA途径的组分、调控和作用机制；鉴定参与siRNA介导的DNA甲基化途径的新组分，研究转录沉默复合体RITS蛋白组成及其在DNA甲基化过程中的功能，了解DNA甲基化与组蛋白修饰之间的关系以及在基因沉默和基因转录调控过程的作用机制。
2、利用结构生物学手段研究RNAi通路的核心蛋白质，进一步揭示RNAi核心生化过程的分子机理：包括：1）AGO及其复合物的结构。
AGO是RNA沉默过程中的标志性效应分子，各种小RNA最终都和AGO结合引发特异的基因沉默反应。
AGO还和一大类含GW重复序列的蛋白质互作，介导多种生物效应。
因此AGO及其复合物的三维结构对理解小RNA作用的分子机制有重要意义；2）DCL1及其复合物的结构。
miRNA发生依赖于DCL1对其前体分子中发夹结构的精确切割。
DCL1和HYL1和SERRATE形成复合物。
DCL1如何识别并精确地切割大量不同序列的底物是仍未解决的重大问题；3）在项目组其它成员研究结果的基础上，解析植物特异的表观遗传和RNAi通路中重要相关蛋白的结构，比如RNA聚合酶IVb的大亚基N RPE1、效应分子KTF1和AGO4组成的DNA 甲基化蛋白复合体（He et al., Cell 2009）。
通过以上两项研究进一步全面深入地认识RNA介导基因沉默的结构基础和分子机理。
3、植物体系PcG和RNA介导的基因沉默途径相互作用研究：PcG介导的基因沉默和RNA介导的基因沉默是多细胞生物中保守的两种基因沉默途径和方式。
以前的结果认为这是两个平行的途径，我们最近的研究结果表明PcG通过特异性地抑制AGO基因家族不同成员的表达来调节不同AGO功能的专化，从而建立起了这两个基因沉默途径的联系。
该项课题将在上述结果的基础上进一步解析PcG使AGO基因沉默的分子机制、不同AGO蛋白功能专化的机制以及不同AGO 蛋白参与的基因沉默途径之间的相互作用。
上述结果进一步全面深入地认识植物基因沉默的分子机理。
4、细胞特异性组蛋白修饰的鉴定和组蛋白修饰与细胞分化和发育分子网络研究：定量地鉴定植物典型类型细胞组蛋白的翻译后修饰（包括甲基化、乙酰化和磷酸化等）的图谱，从而找出细胞特异性的组蛋白修饰特征，解析控制细胞分化的“组蛋白密码”。
建立在细胞精度组蛋白关键修饰类型（甲基化、乙酰化和磷酸化）的蛋白质组学和基因组学研究方法；以野生型材料花原基细胞分化和根毛发生为例，并应用上述两个研究内容得到的影响细胞分化和植物发育的突变体的某一类细胞（根据突变体表型决定细胞类型），在细胞精度解析细胞分化和发育过程中基因组水平基因表达、组蛋白修饰的网络，解析它们之间以及与细胞分化的关系，解析细胞分化的分子网络。
5、植物发育调控的表观遗传学机制研究：解析组蛋白化学修饰和DNA的甲基化在植物重要发育过程如开花和顶端分生组织分化中的作用。
同时分析上述研究内容1-3得到的影响细胞分化和植物发育的突变体分析表观遗传学机制在植物发育过程中的作用和方式。
另外，验证根据上述蛋白结构解析得出的结构和生物学功能之间的关系和根据结构解析结果做假设并验证。
6、植物杂交种中亲本等位基因差异表达的表观遗传调控机制：以水稻籼粳亚种间杂交组合、玉米杂交组合和拟南芥野生型杂交组合为材料，选取特定发育时期的组织或器官，通过对杂交种及其亲本不同组织同时进行DNA甲基化谱、组蛋白修饰谱、非编码RNA转录组以及mRNA转录组的深度测定，并结合它们与杂交种中等位基因差异表达之间的相关性分析，在全基因水平上解析杂交种与亲本间基因表达差异的表观遗传调控机制，并通过在不同组织间和物种间的比较，对该表观遗传调控机制的共性和组织或物种特异性进行探讨。
7、表观遗传调控相关基因在杂种优势形成中的作用机制：以拟南芥为材料，利用DNA甲基化和去甲基化、组蛋白甲基化和去甲基化、组蛋白乙酰化和去乙酰化、以及小RNA产生和作用过程中相关基因突变体（包括上述研究内容1-3得到的新突变体和结构结果）配制杂交组合。
分别以中亲优势和超亲优势评价各突变体杂交种重要杂种优势目标性状（如生物量和根系等）的杂种优势效应，并以相应的野生型杂交组合为对照，选择杂种优势效应变化显著的杂交组合。
然后选取特定发育时期的组织或器官，以及对某一个重要杂种优势目标性状（或发育过程，有些重要发育性状也是杂种优势性状）有重要影响的原基细胞，利用高通量测序技术对这些杂交组合杂进行突变基因对应的表观遗传修饰谱或小RNA转录组、以及mRNA转录组进行测定，并通过与野生型杂交组合之间的比较，探讨表观遗传调控相关基因在植物重要杂种优势目标性状杂种优势形成中调控机制。
同时，选择显著影响杂种优势效应的表观遗传调控基因，构建其水稻和玉米中同源基因过表达和RNAi抑制表达转基因植株，并以此配制杂交组合，验证其对重要杂种优势目标性状杂种优势的作用。
二、预期目标本项目的总体目标是解决表观遗传研究领域的重大科学问题，建立并完善植物表观遗传调控的综合生物学理论，阐明基因沉默和表达调控的结构基础和分子机理，了解控制细胞分化的表观遗传网络和结构基础，解析植物重要性状及其杂种优势形成的表观遗传调控基础。
通过本项目的实施，将有助于深入揭示植物表观遗传调控的结构基础和分子机理，使我国植物表观遗传领域在国际上占有重要的地位，并培养出一批在国内外具有较大影响力的学术带头人或学术骨干。
在应用方面，将有可能为通过表观遗传调控途径进行品种的遗传改良和作物新品种培育提供重要的理论依据。
五年预期目标（2012-2016年）1、解析出2-4个表观遗传学途径中RNA-蛋白复合体或蛋白复合体的晶体结构，全面认识RISC复合体、sRNA加工复合体、AGO4 DNA甲基化效应复合体的组分、结构和功能。
2、筛选和鉴定出3-5个sRNA介导基因沉默途径的新组分，全面深入认识RNA 和PcG介导基因沉默的结构基础和分子机理。
系统阐明sRNA、DNA甲基化、组蛋白修饰在基因转录调控过程中的作用。
3、建立在细胞精度分析全基因组表观遗传修饰的蛋白质组学和基因组学分析平台，解析4-5种细胞类型中细胞特异的组蛋白修饰状态和基因图谱，并构建控制细胞分化的表观遗传学网络模型。
4、查明组蛋白修饰、DNA甲基化和非编码RNA与杂交种和亲本之间基因差异表达的关系，明确基因差异表达的表观遗传学机理及其在杂种优势形成过程中的作用，建立杂种优势形成的表观遗传调控机制模型。
5、在国际重要学术刊物发表论文30-50篇，其中影响因子10以上的论文10篇，力争在Cell, Nature 或Science发表论文；申请发明专利5-6项；培养博士研究生30名以上，博士后研究人员10名以上，培养学术骨干8-10人，其中2-3人获得国家自然科学基金杰出青年基金资助，从而造就一批在植物表观遗传学研究领域具有国际竞争力的优秀中青年科学家和后备人才，建设一支结构合理、具备攻坚能力的国际先进水平的研究队伍。
三、研究方案（一）学术思路该项申请将在课题组成员多年前期研究结果的基础上，进一步凝练科学问题，力争在表观遗传学机制和功能研究上取得突破。