真核生物RNA聚合酶Ⅳ(polymerasesⅣ,PolⅣ)和Ⅴ(PolⅤ)是植物特有的RNA指导DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)通路的核心酶,介导重要的表观遗传调控过程。当前分子生物学教材对其介绍明显不足,制约了学生对该领域的深入理...真核生物RNA聚合酶Ⅳ(polymerasesⅣ,PolⅣ)和Ⅴ(PolⅤ)是植物特有的RNA指导DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)通路的核心酶,介导重要的表观遗传调控过程。当前分子生物学教材对其介绍明显不足,制约了学生对该领域的深入理解。本文基于RNA PolⅣ与RDR2协同组装、RNA PolⅤ转录停滞等最新结构生物学进展,系统阐述其亚基组成、结构特征与功能分工;进而依据建构主义及循证教学原则,提出以概念脚手架和科学叙事法更新教材内容,并引入可视化分析、角色模拟与案例研讨等教学方法,构建了面向知识-能力-素养协同培养的教学范式,为弥合学科前沿与课堂教学的差距提供系统解决方案,并为农林院校分子生物学课程改革与创新人才培养提供了可借鉴的范式。展开更多
以高耐热性玉米品种郑单958、低耐热性玉米品种先玉335为试验材料,以正常生长条件为对照(CK),利用半自动伸缩高温棚进行花期高温胁迫(HT)处理,通过circRNA高通量测序筛选高温胁迫下不同玉米品种花粉中差异表达的环状RNA(circRNA),对其...以高耐热性玉米品种郑单958、低耐热性玉米品种先玉335为试验材料,以正常生长条件为对照(CK),利用半自动伸缩高温棚进行花期高温胁迫(HT)处理,通过circRNA高通量测序筛选高温胁迫下不同玉米品种花粉中差异表达的环状RNA(circRNA),对其来源基因进行GO和KEGG富集分析,并筛选具有miRNA结合位点的差异表达circRNA,预测其下游目的基因,分析玉米花粉中响应高温胁迫的潜在circRNA-miRNA-mRNA共表达调控网络,从多层面解析玉米花粉中调控高温胁迫的分子作用机制,为提高玉米品种的耐热性提供理论依据。结果表明,在郑单958、先玉335不同样本中共鉴定出1 843个不同的circRNA,它们在玉米染色体中的分布不同。每个circRNA所包含的外显子数目也不相同,其中,大多数(624个)circRNA只含有1个外显子。在郑单958花粉中共鉴定出1 563个circRNA,其中,CK958-1、CK958-2、CK958-3中分别鉴定出305、213、356个circRNA,HT958-1、HT958-2、HT958-3中分别鉴定出222、242、225个circRNA。在先玉335花粉中共鉴定出1 423个circRNA,其中,CK335-1、CK335-2、CK335-3中分别鉴定出272、188、229个circRNA,HT335-1、HT335-2、HT335-3中分别鉴定出259、237、238个circRNA。不同样本中占比最高的均为外显子circRNA。circRNA与其来源基因不是一一对应的关系,有748个circRNA来源基因通过反向剪接机制只形成1个circRNA,156个circRNA来源基因通过反向剪接机制各自形成2个circRNA。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT958 vs CK958)中共筛选到9个差异表达circRNA,其中2个circRNA呈上调表达,其来源基因显著富集到焦磷酸酶活性、核苷酸磷酸代谢过程、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定代谢过程等17个GO条目,显著富集到GPI锚定生物合成、代谢途径等KEGG通路。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT335 vs CK335)中共筛选到1个差异表达circRNA,其来源基因没有显著富集到任何GO条目、KEGG通路。在郑单958高温胁迫花粉与先玉335高温胁迫花粉对比组(HT958 vs HT335)中共筛选到17个差异表达circRNA,其中6个circRNA呈上调表达,其来源基因显著富集到内质网系统、高尔基相关囊泡膜、膜蛋白水解等16个GO条目中,没有显著富集到任何KEGG代谢通路。5个circRNA具有miRNA结合位点,可以作为海绵岛吸附miRNA间接调控下游靶标基因的表达,构建了包括5个circRNA、5个不同家族miRNA、2个mRNA在内的circRNA-miRNA-mRNA共表达调控网络。筛选到了54个circRNA包含内部核糖体进入位点(IRES),可以翻译表达多肽或者蛋白质直接作用于靶标基因。展开更多
文摘真核生物RNA聚合酶Ⅳ(polymerasesⅣ,PolⅣ)和Ⅴ(PolⅤ)是植物特有的RNA指导DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)通路的核心酶,介导重要的表观遗传调控过程。当前分子生物学教材对其介绍明显不足,制约了学生对该领域的深入理解。本文基于RNA PolⅣ与RDR2协同组装、RNA PolⅤ转录停滞等最新结构生物学进展,系统阐述其亚基组成、结构特征与功能分工;进而依据建构主义及循证教学原则,提出以概念脚手架和科学叙事法更新教材内容,并引入可视化分析、角色模拟与案例研讨等教学方法,构建了面向知识-能力-素养协同培养的教学范式,为弥合学科前沿与课堂教学的差距提供系统解决方案,并为农林院校分子生物学课程改革与创新人才培养提供了可借鉴的范式。
文摘以高耐热性玉米品种郑单958、低耐热性玉米品种先玉335为试验材料,以正常生长条件为对照(CK),利用半自动伸缩高温棚进行花期高温胁迫(HT)处理,通过circRNA高通量测序筛选高温胁迫下不同玉米品种花粉中差异表达的环状RNA(circRNA),对其来源基因进行GO和KEGG富集分析,并筛选具有miRNA结合位点的差异表达circRNA,预测其下游目的基因,分析玉米花粉中响应高温胁迫的潜在circRNA-miRNA-mRNA共表达调控网络,从多层面解析玉米花粉中调控高温胁迫的分子作用机制,为提高玉米品种的耐热性提供理论依据。结果表明,在郑单958、先玉335不同样本中共鉴定出1 843个不同的circRNA,它们在玉米染色体中的分布不同。每个circRNA所包含的外显子数目也不相同,其中,大多数(624个)circRNA只含有1个外显子。在郑单958花粉中共鉴定出1 563个circRNA,其中,CK958-1、CK958-2、CK958-3中分别鉴定出305、213、356个circRNA,HT958-1、HT958-2、HT958-3中分别鉴定出222、242、225个circRNA。在先玉335花粉中共鉴定出1 423个circRNA,其中,CK335-1、CK335-2、CK335-3中分别鉴定出272、188、229个circRNA,HT335-1、HT335-2、HT335-3中分别鉴定出259、237、238个circRNA。不同样本中占比最高的均为外显子circRNA。circRNA与其来源基因不是一一对应的关系,有748个circRNA来源基因通过反向剪接机制只形成1个circRNA,156个circRNA来源基因通过反向剪接机制各自形成2个circRNA。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT958 vs CK958)中共筛选到9个差异表达circRNA,其中2个circRNA呈上调表达,其来源基因显著富集到焦磷酸酶活性、核苷酸磷酸代谢过程、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定代谢过程等17个GO条目,显著富集到GPI锚定生物合成、代谢途径等KEGG通路。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT335 vs CK335)中共筛选到1个差异表达circRNA,其来源基因没有显著富集到任何GO条目、KEGG通路。在郑单958高温胁迫花粉与先玉335高温胁迫花粉对比组(HT958 vs HT335)中共筛选到17个差异表达circRNA,其中6个circRNA呈上调表达,其来源基因显著富集到内质网系统、高尔基相关囊泡膜、膜蛋白水解等16个GO条目中,没有显著富集到任何KEGG代谢通路。5个circRNA具有miRNA结合位点,可以作为海绵岛吸附miRNA间接调控下游靶标基因的表达,构建了包括5个circRNA、5个不同家族miRNA、2个mRNA在内的circRNA-miRNA-mRNA共表达调控网络。筛选到了54个circRNA包含内部核糖体进入位点(IRES),可以翻译表达多肽或者蛋白质直接作用于靶标基因。
