九叔归来3魁蛊婴在线观看_男人躁女人到高潮AV_香港成人论坛_亚洲精品久久久久久偷窥_夜来香成人网_亚洲制服 视频在线观看_无毒黄站_国产传媒18精品A片一区_麻花豆传媒剧国产MV在线观看_东北60岁熟女露脸在线_国产高清视频在线观看97_一道本视频一二三区_yellow免费播放在线观看_浪漫樱花动漫在线观看官网_高清AV熟女一区_天堂在线www_亚洲第一成年人网站_黄色在线免费观看_av女优快播_久久精品99国产精品日本

English | 中文版 | 手機版 企業登錄 | 個人登錄 | 郵件訂閱
當前位置 > 首頁 > 技術文章 > WGBS等揭示DNA甲基化調控林地草莓植株高度和果實大小的分子機制

WGBS等揭示DNA甲基化調控林地草莓植株高度和果實大小的分子機制

瀏覽次數:677 發布日期:2023-9-12  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
DNA甲基化影響基因組穩定性、轉座子沉默和基因表達;它主要發生在對稱CG和CHG以及不對稱CHH (H = A, C或T)中的胞嘧啶上。RNA介導的DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)通路調控植物中所有三種序列背景下的novo DNA甲基化。RdDM通路非常復雜,由許多蛋白質和非編碼RNA組成。盡管RdDM是一種重要的表觀遺傳修飾通路,但其生物學作用和進化重要性僅局限于少數植物物種。在RdDM機制中,小基因家族DNA甲基化因子(FDM) 1-5及其參與De Novo 2 (IDN2)/RDM 12的同源物是重要的組成部分。
 
草莓是世界各地種植的一種受歡迎水果作物。栽培草莓屬于八倍體物種Fragaria X ananassa。二倍體林地草莓Fragaria vesca(F. vesca)是栽培草莓的祖先種,是經常被用作基礎研究的模式物種。在栽培草莓果實成熟過程中,由于RdDM活性降低,檢測到整體DNA甲基化減少。然而,關于DNA甲基化對草莓其他性狀的調控作用知之甚少。
 
2022年10月6日,華中農業大學園藝學院康春英教授團隊以“Factor of DNA methylation 1 affects woodland strawberry plant stature and organ size via DNA methylation”為題在《Plant Physiology》雜志發表研究論文。該研究以林地草莓 (F. vesca)為對象,通過全基因組重亞硫酸鹽測序(WGBS)的表觀基因組和對應的轉錄組分析,揭示了DNA甲基化因子1(FDM1)通過調控CHH中的DNA甲基化,在啟動子和3’-末端位點具有更強作用,并影響不同組織中的基因表達,改變DNA甲基化水平,從而影響林地草莓的植株高度和果實大小,表明了RdDM在草莓生長發育的關鍵調控作用。

 
標題:Factor of DNA methylation 1 affects woodland strawberry plant stature and organ size via DNA methylation (DNA甲基化因子1通過DNA甲基化影響林地草莓植株的生長和果實大小)
時間:2022-10-06
期刊:Plant Physiology
影響因子:IF 7.4 / 1區
技術平臺:WGBS、RNA-seq、qRT-PCR分析等

研究摘要:
RNA介導的DNA甲基化(RdDM)是一種表觀遺傳學過程,RdDM將沉默導向特定的基因組區域和位點。RdDM生物學功能在園藝植物中沒有得到深入研究。本研究在林地草莓(Fragaria vesca)分離了EMS(ethyl methane-sulfonate)誘導的(reduced organ size,ros)突變體,與野生型(WT)相比,ros突變體由于細胞數量減少,會產生小的葉片、花朵和果實。候選突變導致FvH4_6g28780中的過早終止密碼子,該密碼子與編碼RdDM通路成分的擬南芥(Arabidopsis thaliana)DNA甲基化因子1(FDM1)具有高度相似性,被命名為FveFDM1。同樣,CRISPR/Cas9產生的fvefdm1CR突變體也產生較小的果實。在擬南芥fdm1-1fdm2-1雙突變體中過表達FveFDM1回復了RdDM靶位點的DNA甲基化。FveFDM1與De Novo 2(FveIDN2)中參與的同源物在蛋白質復合體中發揮作用。

全基因組重亞硫酸鹽測序(WGBS)顯示,fvefdm1的全基因組DNA甲基化顯著減少,尤其在CHH中。與野生型(WT)組織相比,fvefdm1突變體的不同組織中鑒定出共有和特異性差異表達基因,驗證了幾種赤霉素(GA)生物合成和細胞周期基因的DNA甲基化和表達水平。與WT相比,fvefdm1幼葉中GA和生長素含量顯著降低,且經外源GA和生長素處理也不能恢復fvefdml的果實器官大小。此外,GA處理大大誘導了FveFDM1、FveIDN2、核RNA聚合酶D1(FveNRPD1)、結構域重排甲基化酶2(FveDRM2)和細胞周期基因的表達水平。總之,本研究結果表明了FveFDM1通過RdDM介導的園藝作物DNA甲基化在植物生長和發育中的關鍵作用。

 

圖形摘要:草莓中FveFDM1基因的功能模型

 
GA誘導FveFDM1和FveIDN2表達,FveFDM1/FveIDN2的蛋白復合體直接結合長RNA,與AGO4-siRNA一起影響靶位點的DNA甲基化水平。一些潛在的下游調控基因被DNA甲基化促進或抑制,通過干擾細胞分裂導致果實器官大小變化。

設計思路

結果圖形
(1)F. vesca中的ros突變體在細胞增殖方面存在缺陷
圖1:F. vesca 中ros突變體的表型特征
A. WT野生型(F.vesca植株YW)和ros突變體植株。
B. WT野生型和ros突變體的葉片、開放的花朵和成熟的果實。在(A)和(B)中,對各個圖像的數字提取以比較分析。
C. WT和ros的葉片表皮近軸側圖像。
D. 葉片表皮的同一區域的細胞數量和葉片面積。
E. WT和ros的花瓣表皮的差分干涉對比圖像。
F. 在花瓣表皮的同一區域的花瓣面積和細胞數量。
G. WT和ros果實在髓中心7 DAP時的橫截面圖像。
H. 7 DAP時,果實髓同一區域的細胞數。

在D、F和H中,數據表示為平均值±標準偏差(SD);n=6-15;**P<0.01,學生t檢驗。比例尺:(A)2cm;(B)1cm;(C和G)100 μm;(E) 10 μm。
 
(2)ros突變體由FveFDM1中的點突變誘導
圖2:ros致病基因FveFDM1及其同源物特征
A. FveFDM1基因模型和ros致病突變示意圖。粗條表示外顯子,細條表示內含子。突變密碼子有下劃線。
B. FveFDM1的保守結構域和突變位點示意圖。
C. FveFDM1及其同源物在草莓、擬南芥和水稻中的系統發育樹。Bootstrap值來自1000個重復百分比。藍點表示草莓基因。每個位點比例尺。
D. 基于RNA-seq reads的log2轉化轉錄本,每M reads顯示FveFDM1及其同源物在F.vesca不同組織中的表達水平熱圖。SAM,莖尖分生組織;FM,花分生組織;REM,花托分生組織;RG,F. vesca變種Ruegen;YW,F.vesca品種YW。
E. FveFDM1-GFP、FveIDN2-GFP和FveFDM2-GFP在N. benthamiana葉片中的亞細胞定位。比例尺:10 μm。

(3)CRISPR/Cas9敲除FveFDM1導致果實器官變小

圖3:fvefdm1CR突變體的產生和表征
A. FveFDM1中sgRNA靶位點示意圖。原間隔區相鄰motif(PAM)序列用紅色表示。
B. T0代中的三個fvefdm1CR突變體(L1-3)和未經編輯的轉化植物(WT)。
C. 在T0代中fvefdm1CR L1–3的sgRNA靶位點誘導突變。虛線表示敲除的核苷酸。插入的核苷酸用紅色表示。所有測序克隆中每個等位基因比例在序列后面表示。
D. fvefdm1CR L1–3和WT的成熟葉片。
E. fvefdm1CR L1–3和WT的葉片大小。對單個圖像進行數字提取以進行比較。
F. fvefdm1CR L1–3和WT葉片表皮近軸側的圖像。
G. fvefdm1CR L1–3和WT葉片表皮近軸側的細胞數量和細胞大小。
H. FveFDM1在fvefdm1CR L1–3和WT幼葉中的表達水平。
數據為從三個生物學重復中獲得的平均值±SD;*P<0.05;**P<0.01,學生t檢驗。比例尺:(B和D)2 cm;(F)100μm。

(4)FveFDM1在RdDM通路中起作用,并與FveIDN2直接互作
圖4:FveFDM1可以回復擬南芥fdm1-1fdm2-1中的DNA甲基化水平,并與FveIDN2直接互作
A. RT–qPCR檢測FveFDM1在fdm1-1 fdm2-1和三個FveFDM1-ox轉基因系(L8、L15和L16)中的表達水平。
B. WT、fdm1-1、fdm2-1和三個轉基因系葉片中,通過HaeIII或McrBC和qPCR消化的chop PCR檢測三個RdDM靶標AtSN1、IGN5和siR02的DNA甲基化水平。使用未消化的基因組DNA作為每個樣品對照擴增。(A)和(B)中的數據從三個生物學重復中獲得的平均值±SD;**P<0.01,學生t檢驗。
C. 通過酵母雙雜交分析檢測FveFDM1、FveIDN2和FveFDM2之間的蛋白質互作。轉化的酵母細胞在SD–Leu–Trp或SD–Leu-Trp–His–Ade培養基上生長。AD:激活域;BD:DNA結合域。使用空載體作為對照。
D. 利用分裂熒光素酶互補法檢測N. benthamiana葉片中FveFDM1和FveIDN2之間的蛋白質互作。比例尺:2 cm.
E. Co-IP檢測FveFDM1和FveIDN2之間的蛋白質互作。該蛋白在N.benthamiana葉片中瞬時表達。

(5)FveFDM1調控DNA甲基化
圖5:fvefdm1花蕾中的DNA甲基化水平和siRNA豐度
A. F.vesca WT和fvefdm1中所有基因和TE中CG、CHG和CHH甲基化的平均水平,包括轉錄起始位點(TSS)上游2kb和轉錄終止位點(TTS)下游2kb。
B. fvefdm1中CG、CHG和CHH中相對于WT的hyper-DMR和hypo-DMR數量。
C. WT和fvefdm1中hypo-DMR中的CG、CHG和CHH甲基化水平方框圖。Center line, median; box limits, upper and lower quartiles; whiskers,1.5 X interquartile range; points, outliers.(A)和(C)設置三個生物學重復。
D. CG、CHG和CHH 中hypo-DMR的基因組分布。N(CG-hypo-DMR)=13563,n(CHG-hypo-DMR)=43141,n(CH-hypo-deMR)=74720。
E. CHH hypo-DMR在不同基因組區域分布。Promoter表示TSS上游2kb。Downstream表示TTS的下游2kb。
F. WT和fvefdm1中與基因組比對的小RNA的大小分布。數據表示為三個生物重復的平均值±SD。
G. 下調(downregulated)(n=23395)或隨機(random)(n=233 95)siRNA簇與CHH-hypo-DMR重疊或不重疊的百分比。**P<0.01,Fisher精確檢驗。

(6)FveFDM1突變導致的差異表達基因

圖6:fvefdm1中DNA甲基化導致的DEG變化
A. 與WT相比,fvefdm1的莖尖、花和果實中特異性和共有的差異表達基因(DEG)Venn圖(倍數變化>2,P<0.01=。
B. 與WT相比,fvefdm1花朵中CG、CHG和CHH環境下DEG的DNA甲基化變化熱圖(fvefdm1-WT)。
C. 在果實器官大小中具有潛在調控作用的候選DEG的log2轉化倍數變化熱圖。
D. RT–qPCR檢測三種共有上調基因在莖尖、花和果實中的表達水平。
E. 幼葉中三個共有上調基因的DNA甲基化水平的McrBC-qPCR分析。
F. RT–qPCR檢測細胞周期基因在莖尖的表達水平。
G. 幼葉細胞周期基因DNA甲基化水平的McrBC-qPCR分析。
H. RT-qPCR檢測7 DAP時果實中GA生物合成和分解代謝基因的表達水平。
I. 7 DAP時果實GA生物合成和分解代謝基因DNA甲基化水平的McrBC-qPCR分析。
在(E、G和I)中,對McrBC消化的基因組DNA進行qPCR,其中高qPCR信號表示較低的mC水平。以GAPDH(FvH4_4g24420)中沒有DNA甲基化片段作為對照。(D-I)中的數據從三個生物學重復中獲得的平均值±SD;**P<0.01,學生t檢驗。

(7)FveFDM1介導的RdDM通路與GA和生長素互作
圖7:RdDM與GA和生長素互作
A. WT和fvefdm1幼葉中GA和生長素的含量。
B. GA 3處理2周后WT和fvefdm1葉片圖像。比例尺:1 cm。
C. GA 3處理2周后WT和fvefdm1的葉柄長度和葉片面積。
D. GA 3 + NAA處理1個月后WT和fvefdm1未授粉果實的圖像。比例尺:1cm。在(B)和(D)中,對單個圖像進行數字提取以進行比較。
E. GA 3 + NAA處理1個月后WT和fvefdm1未授粉果實的寬度和長度。
F. GA 3處理24h后WT幼苗中FveFDM1及其他三個RdDM基因的表達水平。
G. GA 3處理24 h后WT幼苗細胞周期基因的表達水平。柱狀圖數據為三個生物學重復的平均值±SD;** P<0.01,學生t檢驗。

參考文獻:
Zheng G, Hu S, Cheng S, Wang L, Kan L, Wang Z, Xu Q, Liu Z, Kang C. Factor of DNA methylation 1 affects woodland strawberry plant stature and organ size via DNA methylation. Plant Physiol. 2023 Jan 2;191(1):335-351. pii: 6749584.
發布者:深圳市易基因科技有限公司
聯系電話:0755-28317900
E-mail:wuhuanhuan@e-gene.cn

標簽: DNA甲基化
用戶名: 密碼: 匿名 快速注冊 忘記密碼
評論只代表網友觀點,不代表本站觀點。 請輸入驗證碼: 8795
Copyright(C) 1998-2025 生物器材網 電話:021-64166852;13621656896 E-mail:info@bio-equip.com
主站蜘蛛池模板: 云南省| 聂拉木县| 古蔺县| 北宁市| 庄河市| 应用必备| 金塔县| 北流市| 商河县| 壶关县| 祁连县| 淅川县| 通化县| 柯坪县| 新泰市| 运城市| 潮州市| 岢岚县| 叙永县| 鄂托克前旗| 海晏县| 嵊泗县| 思南县| 乌兰察布市| 丘北县| 长海县| 高要市| 阿勒泰市| 仙桃市| 博乐市| 潍坊市| 墨竹工卡县| 濮阳县| 观塘区| 巴林右旗| 盐津县| 迁安市| 泰顺县| 宜都市| 太白县| 斗六市|