构建植物 R-loop 数据库——R-loopAtlas

	构建植物 R-loop 数据库——R-loopAtlas; Construct the Plant R-loop Database--R-loopatlas
	李玲
导师	章成君
学位专业	生物工程
关键词	R-loop 数据库拟南芥水稻
摘要	构建植物R-loop数据库——R-loopAtlas摘要R-loop是一种特殊的三链染色体结构，由RNA-DNA杂合体和与之关联的非模板单链DNA组成。近十年来，R-loop的研究逐渐成为一个分子生物学的研究热点。R-loop的形成与DNA转录过程紧密相关，会影响基因组稳定、表观遗传、基因表达等生物学过程。在人类疾病发生和植物根系发育等方面，皆有研究表明R-loop具有重要的生物学意义。目前植物相关的R-loop研究领域，还缺乏专类数据库支持，导致相关数据存储、分享、分析不便等问题。本课题构建了第一个互联网可访问的、稳定的植物R-loop数据库，有望帮助进一步推进植物R-loop生物学研究。本课题研究成果如下：1. 构建了植物R-loop后端数据库。收集了拟南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa ssp. japonica）的基因组FASTA文件、基因注释GFF3文件、R-loop分布及丰度数据文件等，通过分析不同数据间的关系，对冗余数据进行处理，修改格式后，导入MySQL数据库管理系统，用于支持后期显示R-loop与基因组的位置，基因注释等匹配信息。2. 构建了植物R-loop数据库搜索功能。本部分主要实现了两个不同的搜索功能，即“通过基因ID或基因名搜索”和“通过染色体区域搜索”两个模块，以满足数据库用户关注特定基因或关注特定染色体区域的R-loop形成情况的个性化、多样化需求。3. 构建了植物R-loop数据库浏览功能。首先，本部分实现了以表格的形式，向访问者提供拟南芥基因组范围内的R-loop形成数据，包括实验结合测序检测到的R-loop的起始、终止等信息。其次，本部分还构建了R-loop丰度信息图谱，对拟南芥在温度、光照、发育阶段等条件下，根据不同取样时间进行采样，通过实验测序，以分析得到的R-loop丰度数据，向研究者提供了一个R-loop丰度数据矩阵，从而揭示R-loop在各种胁迫处理和发育阶段的动态变化。4. 构建了植物R-loop数据可视化模块。利用JBrowse基因组浏览器可视化R-loop数据，结合基因组文件和基因注释文件，展示R-loop在基因组上的对应位置，以及R-loop与基因结构的映射关系。该可视化模块，可以展示出所关注的R-loop是否处于基因编码区域、转录起始区域、转录终止区域还是基因间隔区。本部分还利用数据图表工具Highcharts整合R-loop丰度数据，实现了条形图和热图展示。5. 构建了BLAST序列比对工具。利用基因组序列、基因序列和R-loop序列建立比对数据库，方便搜索同源DNA序列，以及可基于序列相似性对目的序列是否有可能形成R-loop做出简单预测。通过以上研究，我们建立了植物R-loop数据库——R-loopAtlas（http://bioinfor.kib.ac.cn/R-loopAtlas/），该数据库实现植物R-loop研究数据的存储、分享与分析，有助于R-loop生物学在植物领域的发展和应用。我们还计划通过周期性的更新、维护，进一步提高本数据库的功能性、实用性，为R-loop研究提供更多帮助。
	2019-06
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
学位名称	硕士
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/74024
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	李玲. 构建植物 R-loop 数据库——R-loopAtlas, Construct the Plant R-loop Database--R-loopatlas[D]. 中国科学院昆明植物研究所,2019.

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构建植物s.pdf（5479KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-ND	请求全文