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国家植物园科研人员在表观遗传调控植物胚胎发育和种子耐脱水性方面取得新进展
时间:2025-02-25  来源:国家植物园  作者:  点击:

  DNA甲基化是植物和动物中广泛存在的一种表观遗传修饰,能够在不改变DNA序列的情况下调控基因表达。在植物中,RNA介导的DNA甲基化(RdDM)途径是建立和维持DNA甲基化的关键机制,能够抑制转座子(TE)的活性和调控基因表达。RdDM在植物发育中的作用已被广泛研究,对于不同物种的重要性并不相同,但其具体原因尚不清楚。例如,拟南芥中RdDM途径关键组分的nrpd1突变体在营养生长和生殖发育中表现出的表型较为温和,而在番茄中NRPD1的缺失则导致胚胎发育异常和种子不育。

  国家植物园(南园)王台研究组解析了RdDM对番茄胚胎发育和种子脱水耐性的影响。研究发现SlNRPD1的失活导致CHH甲基化水平和24-nt siRNA的显著降低,同时伴随着内切核糖核酸酶SlDCL2b/c/d的特异性激活与21-22 nt siRNA的积累。在番茄中,转座元件(TEs)和非TE重复序列通常位于SlWOXs和SlPINs基因体内或附近,而AtWOXs和AtPINs基因座上的转座子和重复序列相对较少。NRPD1的缺失引起的重复序列CHH低甲基化可能通过改变WOX/auxin信号通路的基因表达,进而导致胚胎发育缺陷和种子不育。该研究为理解DNA甲基化在植物生殖发育中的调控机制提供了新的视角,为作物育种提供新的策略。

  该成果于2月21日在线发表于国际学术期刊Cell Reports。国家植物园(南园)博士研究生冯伊瑄为该论文的第一作者,刘玲童副研究员和王台研究员为该论文的通讯作者。本研究得到了中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金的资助。

  论文链接:

  https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115345

  RdDM调控番茄胚胎发育和种子耐脱水性的模式图

 

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