组蛋白H3K9me2修饰与小麦基因组进化的关系开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题的意义：

表观遗传修饰对多倍体物种进化、调控亚基因组间基因表达的不平衡性具有重要作用。普通小麦是经历了连续两次的异源多倍化事件形成的异源六倍体，是研究表观遗传修饰在多倍体进化中作用的适宜材料。本研究利用组蛋白荧光免疫和染色体原位杂交技术，分析了多种组蛋白修饰在普通小麦进化的亲本材料中的变化（乌拉尔图小麦（triticum urartu，aa）、斯卑尔脱山羊草（aegilops speltoides，ss）、节节麦（aegilops tauschii，dd）、野生二粒小麦（triticum turgidum ssp. dicoccoides，2n=4x=28，aabb）、硬粒小麦（t. turgidum ssp. durum，2n=4x=28，aabb）和普通小麦中国春（triticum aestivum，2n=6x=42，aabbdd）），发现随着小麦进化h3k27me2在染色体上的信号逐渐增强，并且在a、b、d三个亚基因组间的分布具有显著差异，小麦进化过程中发生易位的染色体4a和7b的修饰在二倍体、四倍体和六倍体中发生明显变化（数据未发表）。因此，推测h3k27me2在小麦多倍化、进化与驯化中发生了改变。

本项目利用普通小麦进化的亲本材料进行chip-seq，并进行生物信息学分析，进一步研究h3k27me2和h3k27me3修饰在小麦基因组的分布、多倍化和进化中的变化，对于阐述表观遗传修饰在物种进化中的作用具有重要意义。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标：

1.了解h3k27me2和h3k27me3在小麦三个亚基因组中的分布模式

2.阐述h3k27me2在普通小麦a、b和d亚基因组进化中的变化，及其与序列进化的关系。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

利用实验材料：乌拉尔图小麦（triticum urartu，aa）、斯卑尔脱山羊草（aegilops speltoides，ss）、节节麦（aegilops tauschii，dd）、野生二粒小麦（triticum turgidum ssp. dicoccoides，2n=4x=28，aabb）、硬粒小麦（t. turgidum ssp. durum，2n=4x=28，aabb）和普通小麦中国春（triticum aestivum，2n=6x=42，aabbdd）,进行fish和组蛋白修饰的染色体荧光免疫分析，根据fish核型将不同材料染色体进行排序，比较小麦进化中信号强度和分布的变化，分析部分同源染色体间的信号变化。取以上材料构建chip-seq文库，每0.5g幼苗为一个重复，h3k27me2和h3k27me3各两个生物学重复构建chip-seq文库。最后，进行数据分析，以普通小麦的tes序列为库，利用repeatmasker注释乌拉尔图、野生二粒小麦、粗山羊草的重复序列。鉴定使用软件igvtool将组蛋白修饰的峰转换为可视化文件。

技术路线:

4. 研究创新点

特色或创新之处

普通小麦是重要的异源多倍体作物，是研究多倍体物种进化的适宜材料。本项目使用普通小麦进化中的二倍体、四倍体亲本和普通小麦为材料，研究多倍化和进化中遗传与表观遗传变化的关系，旨在揭示表观遗传修饰在基因组进化中的作用。

在研究技术和手段上，本项目使用了前沿的生物技术，包括染色体荧光原位杂交、组蛋白修饰的染色体免疫荧光技术、chip-seq和生物信息学分析，为从基因组范围研究多倍体小麦的表观遗传修饰和进化的关系提供技术保障。并且将分子细胞遗传学技术与生物信息学分析相结合，fish核型与组蛋白修饰信号相结合，揭示了每条染色体的h3k27me2核型。

5. 研究计划与进展

研究计划：

2018年5-6月：准备实验材料

2018年7月：学习理论知识和相关软件的应用。