植物中编码基因TIFY家族和非编码基因IncRNA的生物信息学研究

【摘要】本文利用生物信息学手段,对植物特异的转录因子蛋白家族、RNA介导的DNA甲基化通路和长非编码RNA的发掘和研究进行了深入研究。第一部分主要利用生物信息手段对多个全基因组数据进行挖掘,从序列分析、基因结构和系统进化树等方面对植物特有的TIFY转录因子家族进行分析。通过对14个基因组的挖掘,鉴定了TIFY家族的全部成员,并根据结构域构成将它们分成四个不同的亚家族TIFY,PPD,JAZ和ZML。结果显示除了ZML结构域的核心模体序列为”TLS[F/Y]XG”,其它三个的核心模体序列为‘’TIFYXG”。通过系统进化分析,我们发现JAZ亚家族具有多个新保守模体。全基因组复制和串联复制对于TIFY家族的成员扩增发挥了重要贡献。第二部分主要通过比较不同复制模式的编码基因的siRNA产生,AG04和PolV蛋白结合能力,基因体甲基化修饰程度的差异,来研究编码基因复制模式对拟南芥中RdDM通路的影响。发现转座元件在不同蛋白编码基因的复制类型中的比例有明显差别。单复制类型的蛋白编码基因比大规模复制的基因上容易产生整个RdDM通路的siRNA。不同复制类型中的基因体甲基化分化趋势是不同的。RdDM通路中几个重要过程,在单基因复制模式和大规模的基因复制模式中存在着较大差异。说明在拟南芥的进化过程,不同复制模式对于RdDM通路的产生具有不同的影响。第三部分主要利用高通量技术得到的测序数据(包括RNA-seq,ChIP-seq,降解组degradome-seq),我们发掘出390个lncRNA。分析发现lncRNA的基因分布、高GC含量和低保守性特征。其中部分转录本具有H3K4me3和H3K36me3修饰。通过计算预测发现多个lncRNA被miRNA条调控产生的降解信号。通过整合miRNA调控通路和自然反义转录本网络,构建了一个基于lncRNA的RNA调控网络。全基因组水平的lncRNA鉴定和基于lncRNA网络构建,给拟南芥中转录水平调控分析提供了更坚实的基础。通过以上研究,我们利用生物信息手段和工具,针对植物中编码蛋白基因和非编码RNA的深入挖掘分析,从而对植物特异的转录因子TIFY家族、RNA介导的DNA甲基化通路和长非编码RNA的发掘和研究提供了坚实的基础,为以后植物中相关研究起到促进的作用。
【作者】白有煌；
【导师】陈铭；
【作者基本信息】浙江大学，生物信息学，2014，博士
【关键词】TIFY家族；RNA介导的DNA甲基化；长非编码RNA；生物信息；植物；

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