邓兴旺

 

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办公室：北京市海淀区颐和园路5号 ，北京大学生命科学学院 100871 

  

研究方向: 

北京大学邓兴旺课题组以水稻、拟南芥、玉米等为研究对象，主要从事植物光信号转导，杂交优势的分子机制，非编码RNA，全基因组选择技术等领域的研究工作。本课题组目前有教授1人，副研究员4人，博士后、技术员、学生多名，实验室有配套齐全的植物基因组学、分子生物学、生物信息学等相关设备，具有长期的植物基因组学及分子生物学研究经验。

1、植物光形态建成的调控机制

光是对于植物发育最重要也是最基本的生长信号。本课题组多年来以拟南芥为模式植物，通过遗传筛选获得了一系列光形态建成的抑制因子COP/DET/FUS。它们的突变体在暗中可以完成不同程度的光形态建成。近十年的研究结果表明这些因子在植物体内不仅可以形成三个复合体，即COP1复合体，CSN复合体 (COP9 signalosome, CSN)，CDD (COP10, DDB1 and DET1)复合体, 并以复合体的形式参与或调节泛素化途径来调控光信号传导。最近的研究表明，三个复合体的协同作用依赖于CULLIN4 E3 连接酶，以及COP1-SPA (Suppressor of phytochrome A, SPA)所组成的系列复合体。同时，研究表明光信号中的重要转录因子HY5等在全基因组水平上具有广泛的调控能力。目前在此基础上，我们将继续综合运用遗传学、生物化学、分子生物学、细胞生物学等不同的现代实验手段，进一步解析光信号的传导通路。

2、杂交优势

杂交优势是自然界普遍存在的一种复杂生物学现象，在农业生产中获得了广泛的应用。但是杂交优势的分子遗传机理迄今尚不清楚。随着分子生物学、基因组学和生物信息学研究的深入和发展，利用系统生物学手段开展杂交优势分子机理的研究，具有重要的科学意义和实际应用价值。基因型异质的亲本其杂交子一代许多性状上不同于双亲，这必然涉及到亲本基因组在杂交遗传背景中相互作用而引起基因表达调控发生变化。目前，我们利用高通量测序技术对具有不同优势的杂交组合的亲本和子一代不同组织在不同环境条件下进行全基因组基因差异表达分析，并进一步分析造成这种差异表达基于顺式作用元件和反式调控因子DNA序列多态性的遗传机制，以及基于DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA的表观遗传机制，全面探索杂交优势的可能分子机制。

为了更好地在农业生产实践中利用杂交优势，同时整合其它有利性状，我们需要开展全基因组选择育种。本课题组通过对多个水稻品种全基因组重测序结果的分析，提取了大量单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms, SNP）位点，建立了高通量的SNP标记检测平台。目前我们正运用这些检测平台，对各种水稻种质资源和杂交分离群体进行分型分析，在全基因组层次建立性状与标记的关联性，进一步通过数学建模，开展分子设计育种。

3、拟南芥与水稻全基因组非编码RNA注释及功能分析

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是直接以RNA形式行使生物学功能的核糖核酸群体总称，它们不仅包括长度为20-27个核苷酸的小分子RNA (microRNA以及siRNA)；长度为50-300个核苷酸在细胞中作为转录或者翻译调节子的RNA；也包括甚至长达1KB以上的多数功能未知的非编码RNA。近年来，在果蝇，线虫等模式生物中，越来越多的报道不断更新这些非编码RNA的基因组注释，同时它们新功能的不断挖掘也逐渐填补人们对于转录组认识的空白。本实验室通过独特的分离方式以及深度测序技术在拟南芥和水稻全基因组对50-300核苷酸长度的ncRNA进行注释，并以此为平台结合分子生物学，生物化学及细胞生物学等手段，试图于以下几个方面探索ncRNA的功能：

1） 结合反向遗传学筛选，研究小核仁RNA在拟南芥生长发育中的作用机理

2） ncRNA参与在拟南芥光形态建成调控中的分子机理

由较长ncRNA产生的小分子RNA在拟南芥及水稻发育调控中的分子机理

4. 生物信息平台的建设和应用

生物信息学是在生命科学的研究中，利用信息技术对大量而复杂的生物数据进行存储、检索和分析，进而揭示生物学奥秘的新兴学科。近年来，随着基因组序列的不断完善和各种大通量采集数据实验方法的开发，生物信息学也在生物研究中起到越来越重要的作用。本课题组通过长期基因组水平转录组及表观遗传组的研究，建立起较完善的生物信息平台。具体通过设计合理的高通量实验、开发大规模数据快速处理的软件、对实验数据进行可靠处理流程、提供可视化方案、利用各种信息学统计学方法发掘海量数据的生物学意义这一系列步骤，对植物体内各种机理研究和生物技术的应用都有重要作用。本生物信息平台的特点：（1）即独立运行进行生物信息学方法研究又与本实验室生物学研究问题紧密结合如植物光调控中的转录组及表观遗传组分析、植物杂种优势基因组水平分析、全基因组水平分子设计育种等等；（2）本课题组对感兴趣的生物学问题，通过合理的实验设计，获得大量第一手数据，利用生物信息学直接参与和指导生物课题的研究。

 

代表性科研论文: 

1. Shi, H., Wang, X., Mo, X., Tang, C., Zhong, S.*, Deng, X.W.* (2015). Arabidopsis DET1 degrades HFR1 but stabilizes PIF1 to precisely regulate seed germination. Proc Natl Acad Sci U S A 112, 3817-3822.
2. Chen, F., Li, B., Demone, J., Charron, J.B., Shi, X., and Deng, X.W.* (2014). Photoreceptor partner FHY1 has an independent role in gene modulation and plant development under far-red light. Proc Natl Acad Sci U S A 111, 11888-11893.
3. Ouyang, X., Huang, X., Jin, X., Chen, Z., Yang, P., Ge, H., Li, S., and Deng, X.W.* (2014). Coordinated photomorphogenic UV-B signaling network captured by mathematical modeling. Proc Natl Acad Sci U S A 111, 11539-11544.
4. Wang, Y., Fan, X., Lin, F., He, G., Terzaghi, W., Zhu, D*., and Deng, X.W.* (2014). Arabidopsis noncoding RNA mediates control of photomorphogenesis by red light. Proc Natl Acad Sci U S A 111, 10359-10364.
5. Zhong, S., Shi, H., Xue, C., Wei, N., Guo, H., and Deng, X.W.* (2014). Ethylene-orchestrated circuitry coordinates a seedling's response to soil cover and etiolated growth. Proc Natl Acad Sci U S A 111, 3913-3920.
6. Xu, D., Lin, F., Jiang, Y., Huang, X., Li, J., Ling, J., Hettiarachchi, C., Tellgren-Roth, C., Holm, M., and Deng, X.W.* (2014). The RING-Finger E3 Ubiquitin Ligase COP1 SUPPRESSOR1 Negatively Regulates COP1 Abundance in Maintaining COP1 Homeostasis in Dark-Grown Arabidopsis Seedlings. Plant Cell 26, 1981-1991.
7. Chen, F., Li, B., Li, G., Charron, J.B., Dai, M., Shi, X., and Deng, X.W.* (2014). Arabidopsis Phytochrome A Directly Targets Numerous Promoters for Individualized Modulation of Genes in a Wide Range of Pathways. Plant Cell 26, 1949-1966.
8. Huang, X., Yang, P., Ouyang, X., Chen, L., and Deng, X.W.* (2014). Photoactivated UVR8-COP1 module determines photomorphogenic UV-B signaling output in Arabidopsis. PLoS Genet 10, e1004218.