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華中農(nóng)業(yè)大學(xué)在油菜表觀遺傳研究方面取得重要進(jìn)展

放大字體  縮小字體 時(shí)間:2021-01-04 16:21 來(lái)源:華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 原文:
核心提示:2020年12月29日,Molecular Plant 在線發(fā)表了題為“Asymmetric epigenome maps of subgenomes reveal imbalanced transcription and distinct evolutionary trends in Brassica napus”的研究論文。該研究構(gòu)建了目前為止最大的甘藍(lán)型油菜表觀遺傳學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)集,繪制了其表觀遺傳參考基因組圖譜,解釋了甘藍(lán)型油菜亞基因組間不平衡的表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ),并鑒定出植物中一種新的二價(jià)染色質(zhì)狀態(tài)(H
  2020年12月29日,Molecular Plant 在線發(fā)表了題為“Asymmetric epigenome maps of subgenomes reveal imbalanced transcription and distinct evolutionary trends in Brassica napus”的研究論文。該研究構(gòu)建了目前為止最大的甘藍(lán)油菜表觀遺傳學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)集,繪制了其表觀遺傳參考基因組圖譜,解釋了甘藍(lán)型油菜亞基因組間不平衡的表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ),并鑒定出植物中一種新的二價(jià)染色質(zhì)狀態(tài)(H3K4me1-H3K27me3),為甘藍(lán)型油菜和其它多倍體植物的表觀遺傳學(xué)相關(guān)研究提供了重要資源。

  表觀遺傳在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中有著至關(guān)重要的作用,其在不改變DNA遺傳信息的情況下,在不同類型的細(xì)胞中調(diào)控基因的組成型和特異性表達(dá)。甘藍(lán)型油菜是重要的異源四倍體農(nóng)作物,有著復(fù)雜的基因組學(xué)信息,但其表觀遺傳學(xué)相關(guān)的研究還處于起步階段。該研究以在中國(guó)及周邊國(guó)家廣泛種植的華油雜62的兩個(gè)親本為實(shí)驗(yàn)材料,利用它們四個(gè)組織(幼葉、根、花蕾和角果)的五個(gè)組蛋白修飾(H3K4me3,H3K27ac,H3K4me1,H3K27me3和H3K9me2)和RNAPII的ChIP-Seq數(shù)據(jù),以及相對(duì)應(yīng)的RNA-Seq和DNA甲基化數(shù)據(jù),構(gòu)建了目前為止甘藍(lán)型油菜中最大的表觀遺傳學(xué)數(shù)據(jù)集,并在此基礎(chǔ)上全面系統(tǒng)的繪制了甘藍(lán)型油菜表觀基因組圖譜,注釋了覆蓋其基因組65.8%的功能性DNA元件。該研究作為甘藍(lán)型油菜ENCODE計(jì)劃的一部分,邁出了重要的第一步。

  研究者對(duì)異源多倍體甘藍(lán)型油菜An和Cn兩個(gè)亞基因組間的表觀遺傳學(xué)修飾進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析,發(fā)現(xiàn)亞基因組間同源基因?qū)Φ谋磉_(dá)偏倚是平衡的,更高表達(dá)水平的同源基因有著更高的活躍相關(guān)的表觀遺傳學(xué)修飾。但An亞基因組特有基因的整體表達(dá)和表觀遺傳學(xué)活性水平都要遠(yuǎn)高于Cn亞基因組,猜測(cè)亞基因組特有基因是甘藍(lán)型油菜亞基因組間不平衡的重要原因之一。


  作者在甘藍(lán)型油菜表觀基因組圖譜中定義了15種染色質(zhì)狀態(tài),觀察到An亞基因組中活躍的染色質(zhì)狀態(tài)的基因組覆蓋度要高于Cn亞基因組,而Cn亞基因組中異染色質(zhì)狀態(tài)的基因組覆蓋度要高于An亞基因組。另外,通過(guò)ChIP-reChIP實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,作者鑒定了一種新的H3K4me1-H3K27me3二價(jià)染色質(zhì)狀態(tài)。該染色質(zhì)狀態(tài)普遍存在于基因本體上,與甘藍(lán)型油菜基因的組織特異性表達(dá)有關(guān),在其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起重要作用。但其具體的生物學(xué)功能有待進(jìn)一步深入研究。

  該研究全面概述了甘藍(lán)型油菜的表觀基因組圖譜、An和Cn亞基因組間不平衡的表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ)、不同類型重復(fù)基因的表觀遺傳學(xué)差異以及新鑒定的二價(jià)染色質(zhì)狀態(tài)在甘藍(lán)型油菜基因組織特異性表達(dá)中的重要作用。這些數(shù)據(jù)為全面解析異源四倍體甘藍(lán)型油菜的基因組提供了重要的資源。

  華中農(nóng)業(yè)大學(xué)沈金雄教授、李興旺教授和李國(guó)亮教授為通訊作者,博士生章清、管鵬鵬和博士后趙倫為該文章共同第一作者。

  原文鏈接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(20)30451-2
日期:2021-01-04
 
 
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