中国农科院茶叶所通过基因组鉴定与表达谱分析揭示MBD家族蛋白调控茶树胁迫应答和生长发育的多重作用

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茶树是多年生木本经济作物,其生长发育调控及逆境胁迫响应的分子机制一直是茶树生物学研究的重点和热点领域之一。DNA

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甲基化和去甲基化是表观遗传修饰的重要方式,可通过与转录因子的相互作用或改变染色质的结构来调控基因的表达。随着越来越多的植物基因组被破译和高精度甲基化组学分析的实现,DNA甲基化在植物生长

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发育以及应对环境胁迫中的作用机制不断被揭示。

甲基化CpG结合域(methyl-CpG-binding domain, MBD)蛋白是一类重要的甲基化译码蛋白,它们能够特异性识别并结合至基因组的甲基化CpG位点,通过募集其他阻遏因子或者抗沉默因子形成复合物,引起结合区染色质的修饰改变与结构重塑,进而产生基因转录的抑制或激活作用。但在木本植物中与甲基化DNA识别调控相关的基因鉴定及其与植物生长发育、逆境响应的研究还鲜有报道。

近期Beverage Plant Research在线发表了中国农业科学院茶叶研究所茶树遗传育种创新团队题为Genome-Wide Identification and Expression Profiling Reveal the Diverse Role of Methyl-CpG-Binding Domain Proteins in the Tea Plant Camellia sinensis的研究论文。

该研究利用茶树基因组数据共鉴定到16个MBD家族基因。表达谱分析显示,在生物胁迫和非生物胁迫下,多数CsMBDs基因均不同程度被诱导,且在茶树芽

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和花的不同发育阶段以及种子的不同萌发阶段表达

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有差异。其中有参与生物胁迫和芽休眠调控的CsMBD8,参与非生物胁迫调控的CsMBD5,和参与种子萌发调控的CsMBD2等。该研究为深入解析表观遗传调控茶树生长发育和逆境响应提供了重要信息。

图1 茶树中MBD蛋白家族的进化树分析

图2 非生物胁迫下茶树中15个CsMBD基因的相对表达量

图3 茶树中15个CsMBD基因在生长发育过程中的表达模式

中国农业科学院茶叶研究所博士研究生陈瑶和福建农林大学硕士研究生李宇腾为该论文的共同第一作者,中国农业科学院茶叶研究所杨亚军研究员和郝心愿副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(31972461)、国家重点研发项目(2018YFD1000601)、国家现代农业(茶叶)产业技术体系(CARS-1901A)和中国农科院创新工程(CAAS-ASTIP-2017-TRICAAS)的资助。

来源:Maximum学术出版 ,作

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