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Plant Cell | 华中农大张献龙研究组揭示高温胁迫下DNA甲基化调控棉花雄性不育的机制

更新时间:2018-06-05 10:32:47点击次数:387次字号:T|T


高温胁迫可引起雄性不育,最终导致作物产量下降。 DNA甲基化调控植物发育和胁迫反应中的一系列过程,但其在高温胁迫下雄性不育的作用仍然未知。201864日,华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室棉花遗传改良团队张献龙课题组在The Plant Cell上在线发表了题为“Disrupted Genome Methylation in Response to High Temperature Has Distinct Affects on Microspore Abortion and Anther Indehiscence”的研究论文,揭示了在高温胁迫下DNA甲基化调控棉花雄性不育的机制。


    为了研究高温胁迫下DNA甲基化对雄性育性的调控作用,研究人员首先比较了在高温和正常温度条件下棉花(Gossypium hirsutum)花药中的DNA甲基化水平。在高温敏感株系中,研究人员发现DNA甲基化受到破坏,尤其是CHH甲基化(H = ACT)。进一步研究发现,24个核苷酸小干扰RNA水平的变化也与DNA甲基化水平显着相关。在正常温度条件下,抑制DNA甲基化可以引起高温敏感株系的花粉不育,但不影响花药壁的正常开裂。进一步的转录组分析表明,在高温条件下的花药中,糖和活性氧(ROS)代谢途径中的基因表达发生显著变化,但生长素生物合成和信号传导途径中的基因表达变化不大,表明高温通过破坏DNA甲基化来干扰糖和ROS代谢,最终导致小孢子不育。研究结果为使用表观遗传技术创建耐高温新品种开辟了一条途径。