近日，Horticultural Plant Journal在線發(fā)表了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉少群團(tuán)隊(duì)題為“Dynamic DNA methylation modification in catechins and terpenoids biosynthesis during tea plant (Camellia sinensis) leaf development（茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中DNA甲基化對(duì)兒茶素和萜烯類(lèi)生物合成的動(dòng)態(tài)修飾）”的研究論文。
01
研究背景
茶樹(shù)（Camellia sinensis）是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其葉片富含次生代謝物。兒茶素和萜烯類(lèi)物質(zhì)對(duì)于茶葉滋味和香氣具有重要貢獻(xiàn)，其含量及種類(lèi)隨茶樹(shù)葉片的發(fā)育發(fā)生了顯著變化。DNA甲基化在植物生長(zhǎng)發(fā)育及次生代謝中扮演著重要的角色。然而，關(guān)于DNA甲基化對(duì)茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中次生代謝物的調(diào)控仍不清晰。
02
研究問(wèn)題
本研究以‘嶺頭單叢’茶樹(shù)嫩葉和老葉為材料，通過(guò)全基因組DNA甲基化測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及色譜分析技術(shù)，從DNA甲基化、基因轉(zhuǎn)錄和物質(zhì)代謝三個(gè)層面，共同探討在茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中，DNA甲基化的變化規(guī)律及其對(duì)于兒茶素、萜烯類(lèi)代謝的潛在調(diào)控作用，研究結(jié)果可為提高茶葉原料利用率、輔助茶樹(shù)育種提供理論指導(dǎo)。
03
研究結(jié)果
（1）在茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中，全基因組DNA甲基化水平顯著升高，并在全基因組背景下有著相似的DNA甲基化水平分布。
圖1茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中DNA甲基化水平變化及在染色體上的分布情況
（2）全基因組DNA甲基化水平的顯著升高主要受到甲基轉(zhuǎn)移酶CMT2、CMT3、MET1和去甲基化酶DME共同調(diào)控。
圖2茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中DNA甲基化相關(guān)基因的表達(dá)變化
（3）差異表達(dá)基因中只有少部分與差異甲基化區(qū)域相關(guān)聯(lián)。功能富集分析表明與差異甲基化區(qū)域相關(guān)聯(lián)的差異表達(dá)基因顯著富集于苯丙烷、類(lèi)黃酮及萜烯類(lèi)通路上。
圖3DNA甲基化與轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析
（4）兒茶素合成關(guān)鍵基因SCPL1A、LAR等以及萜烯類(lèi)物質(zhì)合成關(guān)鍵基因NES的基因表達(dá)水平顯著受到DNA甲基化的調(diào)控。說(shuō)明在茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中，DNA甲基化的動(dòng)態(tài)變化對(duì)于兒茶素及萜烯類(lèi)物質(zhì)的組成及含量具有重要影響。
圖5兒茶素及萜烯類(lèi)代謝通路中關(guān)鍵基因的差異甲基化區(qū)域可視化
04
意義和創(chuàng)新性
解析了茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中DNA甲基化圖譜變化，DNA甲基化對(duì)兒茶素和萜烯類(lèi)代謝的潛在調(diào)控作用，為表觀遺傳調(diào)控茶樹(shù)次生代謝提供一定的見(jiàn)解。
作者及團(tuán)隊(duì)介紹
碩士研究生陳家浩為該論文的第一作者，孫彬妹副教授和劉少群研究員為該文的通信作者。本科生胡楊、朱張生副教授、鄭鵬高級(jí)農(nóng)藝師參與了本研究。
來(lái)源：Horticultural Plant Journal HPJ編輯部，
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