《双子叶胚乳型种子基因组DNA甲基化研究获进展》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 雷洁
  • 发布时间:2016-05-09
  • DNA甲基化是一种非常重要的表观修饰因子,参与异染色质的形成、转座子的沉默、基因表达的调控以及印迹基因的发生。在植物中,DNA甲基化主要发生在CG、CHG和CHH序列上(其中H代表非G的碱基类型),分别由MET1、CMT3和RNA指导的DRM2甲基转移酶来维持;同时,开花植物中还存在DNA的主动去甲基化过程,由DNA糖基化酶通过剪切修复机制实现。目前在植物中主要发现三类DNA糖基化酶即:DME,ROS1,DML2和3。因此,基因组最终的甲基化水平是由DNA甲基转移酶和去甲基化酶的活动共同决定。越来越多的证据显示DNA甲基化对种子发育和储存物质的生物合成具有重要的调控作用。

    研究组对蓖麻胚和胚乳组织的基因组DNA甲基化及其生物学意义进行了深入研究,揭示了蓖麻种子基因组中CHH甲基化是主要的甲基化形式,和其它种子植物如拟南芥、水稻和玉米相比,蓖麻种子DNA甲基化图谱显著不同,暗示了植物种子基因组DNA甲基化式样的不保守性。特别是,和胚乳基因组CG和CHG低甲基化相比,CHH 的甲基化没有展示显著的低甲基化。进一步,结合DNA甲基化相关基因的表达以及调控DNA甲基化的small RNA的表达谱分析,研究揭示了蓖麻胚乳CG和CHG甲基化水平的下降,与MET1和CMT1甲基转移酶的表达抑制以及DME去甲基化酶的表达激活有关。而且胚乳中CG与CHG甲基化水平的下降与胚乳偏爱性基因的表达密切相关,而且研究发现这些基因广泛地参与了胚乳的发育过程。同时,研究发现胚乳中高丰度的CHH甲基化与24-siRNAs介导的RdDM途径以及DRM3甲基化转移酶的表达激活有关。该研究不仅崭新地揭示了双子叶胚乳型种子基因组甲基化的规律,而且为研究植物种子基因组甲基化的生物学意义提供了重要依据。

  • 原文来源:http://www.plantphysiol.org/content/early/2016/04/28/pp.16.00056.1
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