Genome-Wide Characterization of cis-Acting DNA Targets Reveals theTranscriptional Regulatory Framework of Opaque2 in Maize
全基因组水平分析顺式作用DNA靶序列以揭示玉米转录因子Opaque2的转录调控构架
The Plant Cell IF：9.3382015.03
研究背景：
转录因子Opaque2 (O2)调控的作用一直受到人们的关注，但由于O2的多效性作用机理的不明确性，限制了其在农业中的应用，前期研究虽然表明O2可以影响多种玉米蛋白的表达，但是否直接参与多种玉米蛋白的表达调控是未知的。本研究采用RNA-seq和CHIP-seq分别从整个转录水平和全基因组水平研究Opaque2突变型玉米的表达情况并搜索O2在全基因组水平的DNA位点情况，联合两者分析可以揭示差异基因是否为O2所调控。
研究思路：
1）实验材料：
Opaque2突变型（实验组）和野生型（对照组）纯合玉米授粉15天后的胚乳，每种3个生物学重复
2）建库测序：
RNA-seq和CHIP-seq 平台：Illumina HiSeq 2500
3）信息分析
RNA-seq数据分析：mapping至玉米基因组（软件TopHat2.0.6）、DEGs分析、LncRNA分析（软件PhyloCSF）
CHIP-seq数据分析: mapping至玉米基因组（软件Bowtie2 version 2.2.3），Peak峰搜寻（软件MACS2 version 2.0.10），Peak关联基因（Peak位于基因转录区、内含子区、转录起始位点上游1kb、转录终止位点下游1kb）查找、BindingMotif 分析（软件MEME-ChIP）CHIP-seq和RNA-seq关联分析
研究结果：
1. Opaque2突变型和野生型RNA-seq数据分析
RNA-seq分析获得了1605个差异表达的基因，其中有838个基因上调、 767个基因下调；383个差异表达的lncRNA，其中258个基因上调、125个基因下调。qRT-PCR验证结果与RNA-seq结果一致（选取40个差异表达基因，其中38个与RNA-seq结果一致）。1605个差异表达的基因有607个获得GO功能注释。这些差异基因与营养的储存活性、N代谢、胁迫抵抗等有关。
![CHIP-seq]( "CHIP-seq")
2. CHIP-seq与RNA-seq数据关联分析
1）CHIP-seq数据分析
测序数据mapping到参考基因组，利用MACS2检测到了1686个peak (即，O2结合位点)，并对peak的分布进行了统计，有66%的peak分布在1143个基因上（genic regions），其中21%位于基因的启动子区，且peak主要集中在最近基因TSS上游300bp。还检测到了个O2结合的motif，其中TGACGTGG是最保守的，主要分布在peak的上下游100bp。
2）CHIP-seq和 RNA-seq数据关联分析
RNA-seq分析获得的1605 DEGs中，有39个在CHIP-seq分析中分析受O2调控，而RNA-seq分析获得的LncRNA没有发现受O2调控。研究发现，O2参与除16- 和18-kD 玉米蛋白以外的其他所有玉米蛋白的表达调控；对2个转录因子（Myb-like 和 GBF1）有直接调控作用，并参与调控与C和氨基酸代谢、生物胁迫相关的基因。
![CHIP-seq]( "CHIP-seq")