茶樹是多年生木本經(jīng)濟作物，其生長發(fā)育調(diào)控及逆境脅迫響應(yīng)的分子機制一直是茶樹生物學研究的重點和熱點領(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，可通過與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用或改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)來調(diào)控基因的表達。隨著越來越多的植物基因組被破譯和高精度甲基化組學分析的實現(xiàn)，DNA甲基化在植物生長發(fā)育以及應(yīng)對環(huán)境脅迫中的作用機制不斷被揭示。
甲基化CpG結(jié)合域(methyl-CpG-binding domain, MBD)蛋白是一類重要的甲基化譯碼蛋白，它們能夠特異性識別并結(jié)合至基因組的甲基化CpG位點，通過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識別調(diào)控相關(guān)的基因鑒定及其與植物生長發(fā)育、逆境響應(yīng)的研究還鮮有報道。
近期Beverage Plant Research在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所茶樹遺傳育種創(chuàng)新團隊題為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。
該研究利用茶樹基因組數(shù)據(jù)共鑒定到16個MBD家族基因。表達譜分析顯示，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)控茶樹生長發(fā)育和逆境響應(yīng)提供了重要信息。
圖1 茶樹中MBD蛋白家族的進化樹分析
圖2 非生物脅迫下茶樹中15個CsMBD基因的相對表達量
圖3 茶樹中15個CsMBD基因在生長發(fā)育過程中的表達模式
中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所博士研究生陳瑤和福建農(nóng)林大學碩士研究生李宇騰為該論文的共同第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學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。該研究得到了國家自然科學基金(31972461)、國家重點研發(fā)項目(2018YFD1000601)、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(茶葉)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-1901A)和中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程(CAAS-ASTIP-2017-TRICAAS)的資助。
來源：Maximum學術(shù)出版 ，作者MAP
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