植物表观遗传变化与环境压力研究进展

表观遗传学研究的是生物可遗传的染色质修饰。目前,其主要研究内容包括DNA甲基化、翻译后组蛋白修饰、组蛋白组成变化。小分子RNA在调控生物表观遗传的变化中起到了重要作用。在环境压力下,植物发生了复杂的表观遗传变化。在基因组水平上发生脱甲基化反应,以启动压力相关基因表达。同时,翻译后组蛋白修饰和组蛋白组成也发生变化。而且,甲基化与翻译后组蛋白修饰之间有紧密的联系。部分表观遗传修饰在压力去除后可以发生可逆性回复,还有一部分表观遗传修饰是可以遗传的。本文介绍了植物表观遗传变化与环境压力的关系。     

逆境诱导开花调控机理的研究进展

表观遗传修饰可以影响植物生长和发育的多个方面,是植物响应环境和发育调控的重要方式。开花同样受到环境和发育的调控,保证植物在逆境条件下也能完成生命周期。笔者简述了植物在非生物胁迫（例如寒冷、干旱和高盐等）条件下的表观遗传变化,及其开花调控的最新研究进展。这些表观遗传修饰主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰,在植物的生长发育过程中,开花的表观遗传修饰与逆境响应的表观遗传修饰之间存在重要的联系,植物可能通过相同的表观遗传因子或途径同时调控开花和逆境响应。     

组蛋白甲基化和去甲基化研究进展

在真核基因中,组蛋白会发生多种共价修饰,其中组蛋白的甲基化在表观遗传学中起重要作用。不同的甲基化位点产生不同的作用机理,组蛋白H3K9的甲基化与异染色质形成、基因沉默有关;组蛋白H3K4的甲基化与基因转录激活有关;组蛋白H3K36的甲基化与RNAPⅡ有一定的关系。最近首次报道了组蛋白甲基化的可逆性,并发现组蛋白去甲基酶：LSD1和含有Jmjc域的组蛋白去甲基酶。这些去甲基酶可使不同程度甲基化的组蛋白H3K4、K9、K36去甲基化,同时与基因转录存在联系。     

植物表观遗传变异

表观遗传变异是一种不涉及DNA序列的改变但可以通过有丝分裂和（或）减数分裂实现代间传递的变异,主要包括组蛋白修饰、DNA甲基化和miRNA。本文分别对植物中这三种变异类型的特征、作用机制、功能及研究方法等进行了综述。其中组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化和磷酸化等。不同组蛋白修饰方式之间的相互作用可能对植物细胞内的重要事件起决定作用,如种子的萌发、开花以及对环境的应答等。组蛋白修饰的主要研究方法为ChIP-on-chip和GMAT。DNA甲基化作为基因表达的一种调控机制,在植物生长发育过程中具有重要作用。DNA甲基化程度与基因表达活性之间存在负相关性,DNA甲基化程度越低,基因表达活性越高;反之,则越低。DNA甲基化研究方法主要包括MSAP法、McCOBRA和MS-DBA等;植物miRNA序列在进化上高度保守,主要调控植物形态建成,尤其是花的发育。其研究方法涵盖了miRNA的鉴定、表达分析和功能研究。此外,不同植物表观遗传变异之间相互调控,构成了一个完整的表观遗传调控网络。     

上海生科院揭示植物花青素合成调控机理

正中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所黄继荣课题组,通过解析赤霉素信号转导途径中关键因子DELLA蛋白调控花青素合成的分子机理,揭示了植物通过调控次生代谢产物合成适应环境变化的新机制。相关成果日前发表于《分子植物》。大量的研究表明,植物抵御环境胁迫的强大武器是产生种类丰富的次生代谢产物。花青素不但有助于植物抵御     

双胚苗水稻来源的单倍体、二倍体及其杂交F1的DNA甲基化位点分析

全基因组倍增或多倍化, 伴随着基因丢失和二倍化进程, 被认为是植物进化的重要推动力量。DNA甲基化与miRNA的表观遗传调控机制在植物生长发育及进化过程中起着重要的作用。本文采用MSAP (甲基化敏感扩增多态性)技术分析同一双胚苗水稻来源的单倍体、二倍体及其杂交F₁的基因组DNA 5'-CCGG位点胞嘧啶的甲基化及遗传特点。对部分甲基化位点进行切胶、回收、测序及功能注释, 并结合miRNA靶基因预测探讨特定甲基化位点的遗传特点及其与miRNA的相关性。16对选择性扩增引物在双亲及杂交F₁中共检测了462个DNA甲基化位点, 杂交F₁甲基化水平平均为43.20%, 与双亲相差不大(单倍体为46.75%, 二倍体为41.99%)。以TargetFinder软件分析发现其中的7个甲基化位点基因序列上存在1~4个miRNA的结合位点, 这些基因的功能注释包括逆转录转座子蛋白、ras相关蛋白、H2A/H2B/H3/H4核心组蛋白等。同时, 探讨了逆转录转座子在植物进化中的作用。研究结果为进一步阐明水稻基因组倍增过程中DNA甲基化与miRNA的关系提供了参考。     

DNA甲基化在植物雄性不育中的研究进展

植物雄性不育作为杂种优势利用的主要手段,其不育的分子生物学机理成为研究热点。除不育基因挖掘之外,作为主要的表观遗传修饰方式的DNA甲基化也逐渐成为研究植物雄性不育的重要方法。本文从介绍植物甲基化的模式及研究方法开始,重点阐述了近年来在植物尤其是水稻、小麦和玉米中由花粉不育引起的雄性不育材料的甲基化差异和相关元件的调控,并对未来的相关研究工作予以展望。希望本综述为人们进一步研究DNA甲基化在植物雄性不育中的作用提供借鉴。     

DNA甲基化在植物响应重金属胁迫中的作用

重金属是一类主要的环境污染物,可通过食物链进入人体危害人类健康.DNA甲基化是表观遗传修饰的主要形式之一,参与调控细胞内基因的表达.本文分析了重金属镉(Cd)和铅(Pb)胁迫对植物基因组DNA甲基化的影响,总结了DNA甲基化调控植物响应重金属胁迫的生物学机制,探讨了研究植物基因组DNA甲基化与重金属胁迫之间关系的策略.     

水稻株高表观遗传调控研究取得重大进展

最近,中国农业科学院作物科学研究所万建民课题组有关水稻株高表观遗传调控的研究结果被国际知名刊物《植物细胞（ThePlantCell）》期刊接受。该研究首次报道了表观遗传修饰对水稻株高和花器官发育的重要作用,揭示了DNA甲基化和组蛋白修饰之间的关联,为进一步研究表观遗传修饰对水稻生长发育的调控机制奠定了基础。     

葡萄中原花青素的代谢

原花青素是植物中广泛存在的一大类多酚化合物的总称,具有极强的抗氧化、消除自由基等的 作用。葡萄籽中所含的原花青素含量高、种类丰富,已越来越受到医药界、营养界的重视。了解葡萄中原花青素的代谢及重要研究进展对于原花青素的代谢调控、原花青素更好的利用以及葡萄果实品质提高等具有重要帮助。鉴于此,本文简要介绍了葡萄中原花青素的结构、分类、代谢途径以及相关重要酶的活性研究进展。     

逆境胁迫下植物 DNA甲基化及其在抗旱育种中的研究进展

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传现象,通过多种甲基转移酶的作用,能够在不改变DNA序列的情况下调节植物基因组的功能。此外,DNA甲基化能够对多种环境刺激做出迅速的反应,帮助植物应对不同的环境胁迫。由于DNA甲基化的变异可以遗传给后代,这种类似于经典遗传学的特性使其为植物育种中的应用提供了可能。对植物DNA甲基化的特点和变异的发生以及DNA甲基化在植物多种逆境胁迫下的研究进展等方面进行了总结和综述,并探讨了DNA甲基化在植物抗旱性育种中的应用前景。在将来的研究中可利用DNA甲基化/去甲基化抑制剂处理创造突变材料,创造抗旱性新种质;同时深入开展植物DNA甲基化与抗旱机制研究,开发新型甲基化分子标记用于抗旱分子育种实践。     

中国农科院揭示植物核糖核酸甲基化调控新机制

正近日,中国农业科学院生物技术研究所和新加坡国立大学开展合作,在核糖核酸甲基化调控机制方面取得重要进展,揭示了5-甲基胞嘧啶修饰在植物信使核糖核酸上的分布规律,阐述了其调控植物发育及基因表达的新机制。相关研究成果近日在线发表在《分子植物(Molecular Plant)》上。该研究发现了拟南芥信使核糖核酸上超过6000个5-甲基胞嘧啶修饰位点,分析发现修饰主要富集在基     

乳蛋白糖基化修饰研究进展

蛋白质糖基化是一种重要的翻译后修饰。蛋白质糖基化研究主要集中于检测糖基化位点,以及连接在该位点的聚糖结构。笔者综述了蛋白质糖基化的特性,富集和相关检测技术,及运用糖基化分析手段研究乳蛋白糖基化位点和位点的不均一性,以进一步阐述翻译后修饰造成乳蛋白的多态性。     

杉木亲本自交系及其杂交种DNA甲基化和表观遗传变异

表观遗传调控包括DNA甲基化、染色质结构修饰和小分子RNA调控等机制可能在杂种优势形成过程中起重要作用.为了了解DNA甲基化对杉木杂交后代杂种优势的影响,本研究利用甲基化敏感随机扩增PCR技术(methylation-sensitive AP-PCR,MS-AP-PCR),选取40对引物组合对杉木亲本自交及其亲本的杂交组合后代群体的基因组DNA进行了扩增和分析.结果表明:杉木基因组的DNA甲基化模式主要以内侧胞嘧啶的甲基化为主:6个正反交组合总的甲基化百分率相对于亲本的自交系而言,甲基化率呈减少的趋势;同一组合正反交组合后代之间在CCGG位点胞嘧啶的甲基化水平上无明显差异;6个杂交组合在CCGG的位点上的甲基化位点数明显低于它们的亲本自交子代.对3种甲基化的表达类型与性状表型值、杂种优势值、配合力进行的相关分析结果表明,检测位点外侧胞嘧啶半甲基化、内侧胞嘧啶甲基化位点变化与杉木树高,胸径和材积性状的杂种优势均成显著负相关,即杉木基因组外侧胞嘧啶半甲基化程度越低、内侧胞嘧啶甲基化位点越少,3个生长性状的杂种优势愈明显;而其他甲基化程度的指标与杂种优势之间的相关均没有达到统计学的显著水平.     

植物花青素生物合成及调控

花青素是一类分布广泛的多酚类色素,使植物呈现多种颜色,可以吸引传粉者来繁衍后代,保护植物免受多种生物和非生物胁迫;因具有强氧化能力,能够预防多种疾病,其研究与应用在生物学和医用保健领域具有重要的价值。花青素的生物合成代谢是植物次生代谢途径的重要分支,随着生物学研究技术的发展,人们对花青素的生物合成及转录调控机制进行了深入研究。本综述对花青素生物合成代谢途径、转录调控、花青素生物合成途径中重要结构基因、重要转录因子MYB、bHLH、WD40以及参与调控花青素合成的microRNA进行了综述,旨在为植物花青素的合成代谢途径研究以及优质作物的品种改良提供参考。     

植物果胶甲酯酶应答病虫抗性与耐铝胁迫的研究进展

不同程度的果胶脱甲基化赋予了细胞壁不同的功能,在细胞发育过程中起重要作用。果胶甲酯酶是一种细胞壁蛋白,主要催化细胞壁中果胶的去甲基化反应,在果胶代谢过程中起关键作用。此外,果胶甲酯酶与植物抗逆性、生长发育机制以及铝胁迫影响植物生长方面密切相关。随着人们生活水平的日益提高,从分子层面对植物进行研究,保障食品安全逐渐成为研究热点。本研究对果胶甲酯酶的两种结构模型、三种作用模式、应答病虫抗性及铝胁迫等方面进行总结,为进一步提高植物PME的表达提供参考。     

黄鳝Dmrt3基因在性腺中的甲基化差异

DNA甲基化修饰是真核生物最常见的表观遗传现象之一,是一种可逆的过程,能够直接影响到基因的活性。黄鳝具有性逆转的特点,对于黄鳝的性别控制相关基因我们选择了Dmrt3基因,该基因已经证明在鱼类雌雄性腺中存在表达差异。黄鳝的Dmrt3基因编码的mRNA全长为1413bp,编码470个氨基酸。我们通过比较Dmrt3基因在雌雄性腺中甲基化状态就可以简单了解这些基因的开关状况。用甲基化敏感的限制性内切酶Hpa II酶切黄鳝的雌雄性腺,根据已知的mRNA序列设计相关引物扩增酶切产物,与未酶切的对照组进行比较,分析差异条带并验证结果,发现Dmrt3-FR2扩增序列中,精巢是去甲基化的,而卵巢是甲基化状态。所以此位点很可能与性别调控相关。本实验为黄鳝性别调控的相关研究提供一种分子学角度的方法。     

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)及其调控的研究进展

组蛋白乙酰化修饰是表观遗传研究的重要内容,其行使去乙酰化功能的去乙酰化酶更是临床肿瘤抑制剂研究开发的热点。通过动物和酵母的深入研究,组蛋白去乙酰化酶广泛的参与了生物生长发育的调控。介于组蛋白乙酰化修饰在植物上的相关研究较少,文章借鉴动物和酵母的研究结果,归纳了其作用方式,通过氨基酸序列相似性、蛋白保守结构域分析,分析了植物去乙酰化酶可能行使的功能,得出以下结论：从组蛋白去乙酰化酶(HDACs)对对激素及非生物胁迫的响应来看,HDACs广泛的参与了植物生长发育的调控;酵母、动植物HDACs蛋白保守结构域分布有所不同,表明植物HDACs可能存在与酵母、动物不同的功能和调控方式;植物也存在非组蛋白乙酰化修饰,但其发挥功能的酶还需要进一步确认。     

茶树咖啡碱合成代谢中N-甲基转移酶的研究进展

咖啡碱是茶叶中的主要品质成分之一,是一种黄嘌呤生物碱化合物,约占茶叶干重的2%-5%。在茶树中咖啡碱的核心合成途径为:黄嘌呤核苷甲基化反应生成7-甲基黄嘌呤核苷,再通过脱核糖反应生成7-甲基黄嘌呤,然后经过两次甲基化依次生成可可碱和咖啡碱。咖啡碱合成途径中转甲基化反应是通过N-甲基转移酶催化进行的,该酶是咖啡碱合成的关键酶。本文综述了茶树中N-甲基转移酶的基因克隆、结构、功能分析及表达调控等方面的研究进展。     

一种蛋白修饰方式调控植物育性新机制被揭示

正近日,中国农业科学院作物科学研究所在植物育性生物学机理研究中取得新进展,研究发现一种新的蛋白质修饰方式调节植物育性,该研究丰富了植物育性调控机制,为将来作物遗传育种提供了新线索和思路。相关研究成果于近日在线发表在《植物生理(Plant Physiology)》上。小泛素类似修饰物(Small Ubiquitin-like Modifier,简称SUMO)能共价结合到不同蛋白质上,导致这些底