茶樹(shù)是多年生木本經(jīng)濟(jì)作物，其生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控及逆境脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制一直是茶樹(shù)生物學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。DNA甲基化和去甲基化是表觀遺傳修飾的重要方式，可通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用或改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控基因的表達(dá)。隨著越來(lái)越多的植物基因組被破譯和高精度甲基化組學(xué)分析的實(shí)現(xiàn)，DNA甲基化在植物生長(zhǎng)發(fā)育以及應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫中的作用機(jī)制不斷被揭示。
甲基化CpG結(jié)合域(methyl-CpG-binding domain, MBD)蛋白是一類(lèi)重要的甲基化譯碼蛋白，它們能夠特異性識(shí)別并結(jié)合至基因組的甲基化CpG位點(diǎn)，通過(guò)募集其他阻遏因子或者抗沉默因子形成復(fù)合物，引起結(jié)合區(qū)染色質(zhì)的修飾改變與結(jié)構(gòu)重塑，進(jìn)而產(chǎn)生基因轉(zhuǎn)錄的抑制或激活作用。但在木本植物中與甲基化DNA識(shí)別調(diào)控相關(guān)的基因鑒定及其與植物生長(zhǎng)發(fā)育、逆境響應(yīng)的研究還鮮有報(bào)道。
近期Beverage Plant Research在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所茶樹(shù)遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)題為Genome-Wide Identification and Expression Profiling Reveal the Diverse Role of Methyl-CpG-Binding Domain Proteins in the Tea Plant Camellia sinensis的研究論文。
該研究利用茶樹(shù)基因組數(shù)據(jù)共鑒定到16個(gè)MBD家族基因。表達(dá)譜分析顯示，在生物脅迫和非生物脅迫下，多數(shù)CsMBDs基因均不同程度被誘導(dǎo)，且在茶樹(shù)芽和花的不同發(fā)育階段以及種子的不同萌發(fā)階段表達(dá)有差異。其中有參與生物脅迫和芽休眠調(diào)控的CsMBD8，參與非生物脅迫調(diào)控的CsMBD5，和參與種子萌發(fā)調(diào)控的CsMBD2等。該研究為深入解析表觀遺傳調(diào)控茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育和逆境響應(yīng)提供了重要信息。
圖1 茶樹(shù)中MBD蛋白家族的進(jìn)化樹(shù)分析
圖2 非生物脅迫下茶樹(shù)中15個(gè)CsMBD基因的相對(duì)表達(dá)量
圖3 茶樹(shù)中15個(gè)CsMBD基因在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)模式
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所博士研究生陳瑤和福建農(nóng)林大學(xué)碩士研究生李宇騰為該論文的共同第一作者，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所楊亞軍研究員和郝心愿副研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(31972461)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2018YFD1000601)、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(茶葉)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-1901A)和中國(guó)農(nóng)科院創(chuàng)新工程(CAAS-ASTIP-2017-TRICAAS)的資助。
來(lái)源：Maximum學(xué)術(shù)出版 ，作者M(jìn)AP
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