河南师范大学高武军团队报道甲基化参与雌雄异株植物芦笋性别分化和性染色体演化过程

科技工作者之家 2021-09-10

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DNA甲基化作为真核生物关键的表观调控机制,在转座子沉默、异染色质形成、基因组稳定性维持及基因表达调控等众多的生物学过程中起着重要作用。在高等植物中,DNA甲基化通常发生在CG,CHG和CHH序列中。目前研究表明,DNA甲基化在种子萌发、植株生长、果实成熟及逆境胁迫等几乎所有植物生长发育过程中都起着关键的调控作用。

大约6%的被子植物为雌雄异株植物,进化理论表明该类植物是由雌雄同株植物演化而来。雌雄异株植物不同性别植株的发育(一般体现在花器官发育)通常是由位于性染色体上的性别决定基因决定的。在性别决定基因的主导下,包括各种基因、转录因子、microRNAs和表观修饰等调节因子组成一个复杂的调控网络调节雌雄异株植物性别分化及花发育过程。但目前为止,鲜有关于DNA甲基化参与性别决定分化及性染色体演化方面的报道。

2021年9月1日,Horticulture Research在线发表了河南师范大学生命科学学院高武军团队题为DNA methylation is involved in sexual differentiation and sex chromosome evolution in the dioecious plant garden asparagus的研究论文。

该文研究了雌雄异株植物芦笋不同发育阶段的雌花和雄花的DNA甲基化和转录组模式及变化。结果表明同一发育阶段的雌花比雄花具有更高的甲基化水平,而雌花和雄花在减数分裂前阶段发育到减数分裂阶段甲基化水平升高。差异表达基因和差异甲基化区域的关联分析表明DNA甲基化对性别决定基因SOFFTDF1的表达变化可能不起作用,但是甲基化在芦笋性别分化和花发育过程中起着重要作用。雄花偏向表达的AoMS1AoLAP3AoAMS和AoLAP5基因具有CHH甲基化差异区域,可能参与性别分化和花发育过程。此外,植物激素信号相关基因和转录因子基因也通过表观修饰参与芦笋性别分化和花发育过程。研究还发现,芦笋Y染色体CG和CHG甲基化水平明显高于X染色体。本研究表明,DNA甲基化不直接参与芦笋性别决定过程,但是在芦笋性别分化和花发育及性染色体演化过程中起着重要作用。

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Fig.1 DNA methylation characterization of garden asparagus.

河南师范大学生命科学学院教师李书粉副教授为该文第一作者,高武军教授为通讯作者。本研究主要在国家自然科学基金的资助下完成。课题组主要从事植物性别决定分化机制、性染色体演化及植物基因组进化等方面的研究。

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00633-9

来源:植物生物学

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTk2MTcyOA==&mid=2247499143&idx=5&sn=a50845dff1bae20e2246dc31f84bae41

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基因 植物 雌雄异株

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