Nucleic Acids Res | 植物在应激条件下诱导转座子移动塑造了转录组的多样性

植物生物学

2021年9月22日，瑞士Agroscope植物育种与遗传研究中心Etienne Bucher研究员在Nucleic Acids Research上在线发表了一篇文章“Genomic impact of stress-induced transposable element mobility in Arabidopsis”。一直以来，转座子（TE）被认为是推动植物进化、适应性以及作物驯化的主要贡献者。应激条件下诱导的TE移动可能会导致新的调控产生用于适应压力条件。作者通过对拟南芥中TE的研究，发现热响应ONSEN TE表现出插入的偏好性，尤其是那些富含H2A.Z和H3K27me3的区域。通过转录组比较分析发现大量的基因表达发生改变，例如基因组成性的激活、选择性剪接以及新的lncRNA的生成，强调了单个TE家族拷贝数的变化从而促进广泛的转录组变化

图1：不同材料在热应激后的表型差异

作者使用药物和热处理用于诱导拟南芥内源ONSEN TE产生新的插入事件，通过4代自交后使用qPCR筛选出拷贝数增加的植株（hcLines）用于后续研究。使用自动表型平台评估不同材料在植株表型和应激处理后变化；发现ONSEN转座子的移动导致莲座丛生减少，对热应激更加敏感（图1）。

图2：ONSEN转座子在全基因组中的分布。

通过全基因组测序（WGS），作者在9个材料中一个检测到237个新的ONSEN插入事件；并且两个对照材料中没有新的插入事件（图2）。两种染色质修饰信号在插入位点富集，同时ONSEN在基因周围的分布与H2A.Z分布是高度一致的（图2c,d）。

图3：ONSEN插入位点的定性和定量。

为了研究TE插入对转录组的影响，作者对野生型和hcLines进行了转录组分析发现了1072~6541个差异表达基因。通过比较应激条件和正常条件下用于分析新擦入的转座子的表达是否不同，作者发现即使在缺乏热应激条件ONSEN LTRs仍旧在转录（图3）。

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