于军博士最新文章解析转录组特征

　　

生物通报道：来自北京基因组研究所的消息，北京基因组研究所基因组科学及信息重点实验室的研究人员对超级杂交水稻LYP9进行了转录组的研究，文章发表在《BMC植物生物学》杂志上。

水稻是一种重要的粮食作物，同时也是谷物研究的一种重要的模式生物。多年来，基因组所以超级杂交水稻（LYP9）及其亲本（93-11和PA64s）为模式开展了一系列全基因组水平上的杂交优势相关研究。作为所创新集体研究项目的一部分，该实验室以水稻的成熟胚为材料，开展了相关研究。成熟胚在水稻的生命周期中具有重要的地位：它是发育到一定阶段、拥有完整植株的营养器官雏形并且发育同步化的植物幼体，普遍认为其已经为后续的发育奠定了物质基础，并且有研究表明拥有杂交优势性状的F1在较早的胚的阶段就能表现出一些优势的性状。为了充分展示水稻成熟胚中基因的表达情况，了解其中的分子生物学过程以及鉴定在这一阶段表现出的杂交优势性状和相关基因，我们以LYP9及其父母本的成熟胚为材料，利用EST分析的手段对其转录组进行了研究。

科研人员对每个样品随机测序（5’端）约一万条，一共得到27，566条高质量的EST序列，并最终得到7，557条unigene（2,511条contig和5,046条singleton）。通过与公共数据库内的序列进行比对，总共注释了7，250（95.9%）个基因。通过基因表达丰度和功能分析（主要是GO和KAAS），对其基因表达谱特征有了全面的认识：成熟胚中特征性表达的基因集中在两大功能类——抗逆和发育。大量的、种类全面的抗逆相关基因表达，包括抗水胁迫，抗氧化损伤，抗真菌等，同时，保证种子重新活化以及之后的快速启动和后期发育所需的基因也大量表达。这与种子要在相当长的时间内、在完全干燥的情况下保持发芽能力的生理特点十分符合。通过比较分析杂交水稻（F1）相对其父母本转录组基因表达水平的变化，鉴定出191个统计学上显著的差异表达基因，对他们的表达模式和功能进行分析的结果表明：这些差异表达基因几乎覆盖了所有的表达模式，各种模式的差异表达基因有很大程度上的功能上的相关性；大部分在成熟胚中特异性积累的基因在子代中表现为上调，而表达量比较低的基因更多的表现为下调，使子代拥有一个更强的抗逆系统以及更有活力的后期发育。而这种组织特征性功能的增强在对其他组织的杂交优势相关研究中也有发现，可能是杂交优势产生的原因之一。

附：

于军 (Jun Yu)
教授，副所长，美国纽约大学博士
E-mail: [e-mail]

学习及工作经历：

78年考入吉林大学化学系生物化学专业，
83年考入中科院生物物理所并获CUSBEA奖学金，次年赴美国纽约大学医学院攻读博士。
90获得全美泌尿科疾病基金博士奖，任纽约大学医学院泌尿系研究助理教授。
93年参与国际人类基因组计划，在美国华盛顿大学基因组中心工作。
98年回国后与同事共同创建了中国科学院遗传研究所人类基因组中心和北京基因组研究所。先后参与并主持了国际人类基因组计划（包括中国部分），超级杂交水稻基因组计划，家蚕基因组计划等重大科学研究项目。目前担任国家重大科学计划转录组研究首席科学家。一直从事基因组学、生物信息学和人类遗传学等研究。迄今已在包括《Nature》、《Science》和《PLoS Biology》等主要国际杂志发表科学论文逾百篇，发表科学专著二十余本（章），包括《分子细胞学和分子医学大百科全书》。先后获得国家自然科学基金委“杰出青年奖”，中国科学院“****（国外杰出人才）”，香港求是科技基金会 “求是杰出科技成就奖”。
2003年度中国科学院杰出科技成就奖。
2002年，被国际著名的《科学美国人》杂志评选为首届年度全球科研领袖。担任《Genomics，Proteomics and Bioinformatics》主编，《Genomics》和《Journal of Comparative Plant Genomics》副主编。


专业工作：

　　于军博士84年起从事上皮细胞分化研究，用细胞生物学和分子生物学手段研究、鉴定并命名了一系列膀胱上皮细胞特有的分化标志性亚细胞结构（不对称单位膜）、蛋白质和基因（尿路膜板块基因系列UPI、II、III等），在Journal of Cell Biology, Journal of Biological Chemistry和Journal of Cell Science等专业杂志发表论文十余篇。93年起为“人类基因组计划”的大规模测序阶段的到来做技术准备工作，与黄家树博士共同建立“多酶全解物理图谱”制作技术，并将该技术用于大规模DNA测序实践。先后在Genome Research, PNAS, Genomics等专业杂志发表相关论文数十余篇。97年起研究基因组学基本理论和生物信息学方法。98年开始基因多态性和单核苷酸多态性(SNP)研究，用重新测序的方法验证EST和基因编码区SNP的分布特点，研究结果在Nature Genetics发表。曾测定数百基因的SNP，发现一类基因的低频率（<10%）多态性可能是基因产物的适应性造成，与人类的迁徙和生活环境相关。98年起主持了“人类基因组计划北京部分（1%计划）”、“中国杂交水稻基因组计划”、“家蚕基因组计划”、“鸡基因组多态性研究计划”等多项基因组研究计划。目前的研究工作主要有四个方面：（1）基因组比较分析与基因组进化研究，对象包括原核生物、单细胞真核生物和动植物基因组；（2）基因组稳定性与基因变异规律研究，主要内容为DNA修复机制、细胞周期和细胞凋亡相关基因的表达与调控；（3）以细胞为基础的转录组分析和方法学探索，研究对象为哺乳动物和人类不同组织的干细胞、分化细胞和肿瘤细胞；（4）表型可塑性研究动物模型的建立，发现相关调控基因并以线粒体的参与功能性介入为主要研究对象。

原文摘要：

Transcriptomic profiling of mature embryo from an elite super-hybrid rice LYP9 and its parental lines

BACKGROUND: The mature embryo of rice (Oryza sativa, L.) is a synchronized and integrated tissue mass laying the foundation at molecular level for its growth, development, and differentiation toward a developing and ultimately a mature plant. We carried out an EST (expressed-sequence-tags)-based transcriptomic study, aiming at gaining molecular insights into embryonic development of a rice hybrid triad-an elite hybrid rice LYP9 and its parental lines (93-11 and PA64s)-and possible relatedness to heterosis. RESULTS: We generated 27,566 high-quality ESTs from cDNA libraries made from mature rice embryos. We classified these ESTs into 7,557 unigenes (2,511 contigs and 5,046 singletons) and 7,250 (95.9%) of them were annotated. We noticed that the high-abundance genes in mature rice embryos belong to two major functional categories, stress-tolerance and preparation-for-development, and we also identified 191 differentially-expressed genes (General Chi-squared test, P-value <= 0.05) between LYP9 and its parental lines, representing typical expression patterns including over-dominance, high- and low-parent dominance, additivity, and under-dominance. In LYP9, the majority of embryo-associated genes were found not only abundantly and specifically enriched but also significantly up-regulated. CONCLUSION: Our results suggested that massively strengthening tissue-(or stage-) characteristic functions may contribute to heterosis rather than a few simple mechanistic explanations at the individual gene level. In addition, the large collection of rice embryonic ESTs provides significant amount of data for future comparative analyses on plant development, especially for the important crops of the grass family.