齊一生物科技（上海）有限公司
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DNA甲基化是一種非常重要的表觀修飾因子，參與異染色質(zhì)的形成、轉(zhuǎn)座子的沉默、基因表達的調(diào)控以及印跡基因的發(fā)生。在植物中，DNA甲基化主要發(fā)生在CG、CHG和CHH序列上（其中H代表非G的堿基類型），分別由MET1、CMT3和RNA指導(dǎo)的DRM2甲基轉(zhuǎn)移酶來維持；同時，開花植物中還存在DNA的主動去甲基化過程，由DNA糖基化酶通過剪切修復(fù)機制實現(xiàn)。目前在植物中主要發(fā)現(xiàn)三類DNA糖基化酶即：DME，ROS1，DML2和3。因此，基因組zui終的甲基化水平是由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶的活動共同決定。越來越多的證據(jù)顯示DNA甲基化對種子發(fā)育和儲存物質(zhì)的生物合成具有重要的調(diào)控作用。
雖然研究發(fā)現(xiàn)單、雙子葉植物基因組甲基化式樣分化明顯，而且在擬南芥、水稻和玉米的種子中，胚乳基因組（相對于胚基因組）表現(xiàn)出廣泛的低甲基化，但是由于雙子葉模式植物擬南芥的胚乳組織只存在于種子發(fā)育早期，隨著種子發(fā)育逐漸消失，長期以來在雙子葉植物胚乳中研究基因組低甲基化的生物學(xué)意義受到限制。蓖麻種子是典型的雙子葉胚乳型種子，是種子生物學(xué)研究的模式材料，也為研究雙子葉植物胚乳基因組低甲基化的生物學(xué)意義提供了理想的材料。
近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所劉愛忠研究組對蓖麻胚和胚乳組織的基因組DNA甲基化及其生物學(xué)意義進行了深入研究，揭示了蓖麻種子基因組中CHH甲基化是主要的甲基化形式，和其它種子植物如擬南芥、水稻和玉米相比，蓖麻種子DNA甲基化圖譜顯著不同，暗示了植物種子基因組DNA甲基化式樣的不保守性。特別是，和胚乳基因組CG和CHG低甲基化相比，CHH 的甲基化沒有展示顯著的低甲基化。進一步，結(jié)合DNA甲基化相關(guān)基因的表達以及調(diào)控DNA甲基化的small RNA的表達譜分析，研究揭示了蓖麻胚乳CG和CHG甲基化水平的下降，與MET1和CMT1甲基轉(zhuǎn)移酶的表達抑制以及DME去甲基化酶的表達激活有關(guān)。而且胚乳中CG與CHG甲基化水平的下降與胚乳偏愛性基因的表達密切相關(guān)，而且研究發(fā)現(xiàn)這些基因廣泛地參與了胚乳的發(fā)育過程。同時，研究發(fā)現(xiàn)胚乳中高豐度的CHH甲基化與24-siRNAs介導(dǎo)的RdDM途徑以及DRM3甲基化轉(zhuǎn)移酶的表達激活有關(guān)。該研究不僅嶄新地揭示了雙子葉胚乳型種子基因組甲基化的規(guī)律，而且為研究植物種子基因組甲基化的生物學(xué)意義提供了重要依據(jù)。
研究結(jié)果以Genomic DNA methylation analyses reveal the distinct profiles in castor bean seeds with persistent endosperms 為題發(fā)表在植物學(xué)期刊Plant Physiology上。該研究得到國家科技支撐項目（2015BAD15B02）、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目（2014CB954100）和國家自然科學(xué)基金項目（31501034）的支持。
蓖麻胚和胚乳基因組DNA甲基化調(diào)控的模式
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