“中心法则”提供了制造蛋白质的“蓝图”，而化学修饰则是实现其精细化、动态化、多功能化调控的关键，被称为“表观遗传学”的核心。核酸包括DNA和RNA，是生物体内的遗传信息载体和传输介质。N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine, m6A）是高等生物mRNA中含量最为丰富的化学修饰，影响mRNA诸多代谢过程如mRNA稳定性、核-质转运、可变剪切以及翻译效率等，在细胞分化、生长发育及环境应答中发挥核心作用。随着基因编辑技术的快速发展，通过构建表观编辑器在不改变核酸序列的情况下对基因表达进行操纵也已成为精准医疗、农作物育种的研究热点。
水稻作为全球半数人口的主粮，其产量直接关系到国家粮食安全。当前，极端气候频发导致干旱、高温等逆境严重制约水稻生产，传统育种手段难以满足快速应对气候变化的需求。因此，从表观转录组层面挖掘调控农艺性状与耐逆性的关键基因模块，对于创新分子育种策略、培育智能作物新品种具有重要战略意义。近年来，初步研究发现水稻m6A修饰与株型、穗部和根系发育、花粉育性及抗逆性等关键农艺性状相关，但其系统性的调控网络，尤其是在逆境应答中的具体分子机制仍不清晰。因此，解析m6A修饰调控水稻农艺性状和耐逆性的分子机制，不仅具有重要的理论科学价值，更有望为通过表观遗传调控手段进行作物遗传改良提供全新的思路和靶点。在此过程中，本科学生不仅可以对生物学前沿领域有所接触和了解，建立深入思考重要生物学问题的能力。而且通过前沿研究技术的了解，加快学生进入科研生涯的过程。
研究目标：
本项目旨在解析m6A RNA甲基化修饰在水稻生长发育、产量形成及逆境响应中的关键调控作用，发掘具有育种价值的功能基因与调控模块，为未来作物分子设计提供理论支撑。通过相关研究技术及理念为对表观转录组学感兴趣的学生开展科研训练，为其科研深造打下坚实基础。
研究内容：
1.m6A修饰相关基因鉴定：利用质谱、双分子萤光互补及免疫共沉淀等技术筛选和鉴定m6A修饰复合体的关键成员。
2.m6A修饰关键基因功能解析：利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制水稻m6A修饰关键基因的突变体，开展田间表型鉴定，明确其在农艺性状及耐逆性等方面的生物学功能。
3.分子调控网络解析：通过m6A-IP-seq、RNA-seq和Ribosome-seq联用技术，分析m6A修饰关键基因突变体全转录组m6A修饰变化及其对靶基因转录和翻译表达的影响，挖掘受m6A修饰调控的关键抗逆基因，解析m6A介导的转录后调控网络。
4.m6A修饰位点功能验证：针对目标抗逆基因，利用定点突变与遗传互补实验，验证特定m6A位点对mRNA稳定性、翻译效率及植物抗逆性的影响。
5.优异单倍型挖掘与育种潜力评估：结合水稻种质资源重测序数据，开展m6A相关基因的自然变异分析，鉴定与生产品质、逆境耐受相关的优异单倍型，并进行初步育种价值评估。
预期成果：
1.完成至少1-2个m6A修饰关键基因的功能验证，筛选出3-5个核心调控基因；
2.发表SCI论文1-2篇；
3.培养具备独立科研能力的本科生1-2名；
4.项目成果可直接转化为本科毕业论文或大学生创新创业训练计划项目。