植物DNA甲基化与转基因沉默

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式之一,植物DNA甲基化及其引起的转基因沉默现象的研究对植物基因工程领域的发展有着举足轻重的作用。介绍了植物DNA甲基化作用机理及其过程中至关重要的3种胞嘧啶甲基转移酶：MET1甲基转移酶家族、染色质甲基化酶（CMT）和结构域重排甲基转移酶（DRM）,并阐述了植物DNA甲基化的相关机制,包括RNA介导的DNA甲基化（RdMD）、组蛋白修饰与DNA甲基化和DNA去甲基化。通过分析植物转基因沉默现象与DNA甲基化的关系,提出了克服由DNA甲基化引起的转基因沉默的相关对策。     

DNA甲基化在植物抗逆反应中的研究进展及其育种应用

DNA甲基化指通过对基因组DNA上的胞嘧啶的共价修饰,从而对生物遗传信息进行表观遗传水平上的调控,其在植物应对外界环境胁迫、调控基因的表达、稳定基因组等方面发挥重要作用。综述了DNA甲基化在植物抗逆反应中功能研究的最新进展及DNA甲基化的隔代遗传以及其在植物育种中的潜在应用,为从表观遗传水平上研究植物抗逆性的机理以及DNA甲基化在育种上的应用提供理论参考。     

植物群体DNA甲基化研究进展

DNA甲基化是表观遗传学的重要组成部分,通常发生在植物胞嘧啶碱基中,包含CG、CHG、CHH三种类型。植物群体中DNA甲基化的变异是植物表型和基因表达变异的重要来源之一。对植物群体DNA甲基化的研究,弥补了群体遗传学中不符合孟德尔遗传定律的表型的重要认识,有利于进一步阐明群体表观遗传变异的遗传来源、因果关系,能更清楚地解释植物对于生长环境的适应性以及植物种内和种间多样性,对于解析表观遗传与复杂表型之间的关系也至关重要。本文主要回顾了植物群体中DNA甲基化在进化、遗传多样性、群体遗传稳定性与变异,及其在基因表达中的作用研究进展,以及展望了植物群体DNA甲基化新的研究手段和研究主题方面的前景,旨在为植物群体DNA甲基化研究提供帮助。     

DNA甲基化的植物学意义及其研究方法

DNA中碱基的化学修饰一直是生命科学领域研究的热点之一。DNA甲基化作为DNA序列的修饰方式,是一种重要的表观遗传机制,能够在不改变DNA分子一级结构的情况下调节基因组的功能,在生命活动中起着重要的作用。对于受到环境胁迫的植物生命体基因表达调控过程中也有DNA甲基化变化的痕迹。本文对植物DNA甲基化的产生机制、功能,DNA甲基化在植物应对逆境胁迫中的作用以及用来分析检测DNA甲基化技术方法的原理特点进行综述,以便更好地理解植物DNA甲基化及其对环境胁迫的响应,为植物抗逆性研究及作物遗传改良提供理论参照。     

植物DNA甲基化研究进展

[目的]概述植物DNA甲基化的研究进展。[方法]综述了植物DNA甲基转移酶s、iRNA指导的DNA甲基化过程,阐明了DNA甲基化与其他表观遗传修饰的关系。[结果]DNA甲基化在表观遗传控制体系中起着重要作用,维持着生物进化过程中基因组和表观遗传的稳定性。RNA介导的DNA甲基化作用中s,iRNA起着不可替代的作用,但RdDM和甲基化在基因调控中的作用需要更进一步研究。[结论]全面了解DNA甲基化及其在植物发育和逆境胁迫应答中的作用,可以在转录水平上增强或抑制外源基因和内源基因沉默,便于制定更合理的改良重要转基因作物的策略。     

植物DNA甲基化与体细胞无性系变异的研究进展

为更好地理解植物DNA甲基化在植物体细胞无性系变异中表观遗传的调控作用,为体细胞无性系变异研究及作物遗传改良提供理论参照,对DNA甲基化的产生及维持机制、生物学作用以及体细胞无性系变异中DNA甲基化模式重建进行了综述。     

植物DNA的甲基化及其生物学功能

DNA甲基化是生物体内普遍存在的一种基因修饰现象,在生物体内发挥着重要的生物学功能。大量研究表明,DNA甲基化不仅可以遗传,而且存在特定的动态变化模式。综述了植物DNA甲基化的特点、模式以及它们与植物生长、发育和基因表达调控的关系。     

植物体与植物体细胞无性系发育中的DNA甲基化及其表达调控研究进展

从DNA甲基化与基因表达调控模式、DNA甲基化形式、植物发育中DNA甲基化调控、体细胞无性系发育中的DNA甲基化等方面,阐述DNA甲基化在植物体与植物体细胞无性系发育中的相关机制,评述植物体与植物体细胞无性系发育、繁殖等的相关分子机制及表观遗传机制。     

植物DNA甲基化及在禾本科作物中的研究进展

DNA甲基化是表观遗传学中最重要的机制之一,是多种调控因子在DNA、RNA、染色质和蛋白质等水平协同作用的结果,在高等植物生长发育和应对环境变化的过程中起重要作用。本文综述了植物DNA甲基化机制的建立维持机制,以及在禾本科作物研究中取得的最新进展。     

巴西橡胶树表观遗传研究进展

表观遗传是指在不涉及基因组DNA序列改变的情况下,基因功能发生了可逆的、可遗传的改变。研究表明,表观遗传调控在植物的生长发育及逆境胁迫应答反应中起着重要的作用。目前,表观遗传学研究主要集中在DNA甲基化、小RNA调控、组蛋白修饰、染色质重塑及基因组印迹等。与模式植物相比,橡胶树表观遗传的研究相对滞后,主要涉及DNA甲基化及miRNAs研究这2个方面。本文就橡胶树DNA甲基化及miRNAs的相关研究进行了简要综述,并对表观遗传在橡胶树中的研究前景提出展望。     

DNA甲基化抑制剂对水稻幼苗生长及耐盐性的影响

DNA甲基化抑制剂能够通过改变植物基因组的DNA甲基化水平从而对植物的开花、生长发育和抗逆性产生影响。以耐盐和盐敏感水稻品种为材料,分别在水稻萌发期和幼苗期用DNA甲基化抑制剂进行处理,并对处理后的幼苗进行盐胁迫。结果表明:萌发期抑制剂处理导致种子萌发率显著降低,幼苗出现矮化、成簇、死亡等症状,株高、根长和干重也受到了显著的抑制;同时,DNA甲基化抑制剂处理可以降低盐胁迫时地上部的钠离子浓度、提高抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性。上述结果表明DNA甲基化抑制剂通过改变基因组DNA的甲基化水平来影响水稻的生长发育,并通过影响离子吸收和抗氧化酶类的活性来影响水稻的耐盐性。     

植物表观遗传中的RNA介导的DNA甲基化

植物基因组对基因的表达调控不仅表现在转录水平上,也表现在染色质结构的变化上。在植物中存在着特有的RNA 聚合酶Ⅳ (RNA Pol Ⅳ) 和 RNA聚合酶Ⅴ (RNA Pol Ⅴ),它们与RNA 聚合酶Ⅱ(RNA Pol Ⅱ)相似。RNA Pol Ⅳ和RNA Pol Ⅴ的转录产物包括参与表观遗传调控的长链非编码RNA (lncRNAs)和干扰小RNA (siRNAs)。这类非编码RNA广泛地参与了基因组上发生的胞嘧啶甲基化,去甲基化以及甲基化扩散。近年来,研究已经发现RNA介导的染色质水平的基因沉默涉及植物的生长发育、胁迫应答、表观遗传多态性,并对植物的表型多样化、生理适应性以及植物进化具有显著影响。     

转座子沉默与DNA甲基化

转座子(transposable elements,TEs)在生物体基因组可以通过转座或逆转座移动,它拷贝数的大规模增加是基因组不稳定的重要因素,因此,维持TEs沉默是宿主进化的方向。DNA甲基化被认为是沉默TEs的可遗传表观遗传修饰方式,同时也在维持基因组稳定、基因印迹、调节基因表达中发挥作用。本研究综述了TEs对生物基因组进化和基因表达的影响,重点总结了以DNA甲基化为主的转座子沉默机制的最新研究进展,归纳了环境因素通过DNA去甲基化调控转座子跳跃的机理。图4参82     

改进MSAP-PCR技术应用于Cd胁迫下拟南芥DNA甲基化分析

全基因组DNA甲基化分析是植物胁迫表观遗传损伤研究的主要方向之一,目前可用手段虽多,然而多数较繁琐,不利于表观遗传损伤的快速诊断。为此应用MSAP-PCR法研究Cd胁迫下拟南芥基因组甲基化变化,并通过优化实验条件、筛选引物(共5条,包括通用引物MLG2和本实验室设计引物AP-1、AP-2、AP-3、AP-4)以及检验多态性和敏感性,综合评估该方法在植物甲基化研究中的应用前景。研究结果发现:该方法模板量选择在150~250 ng并使用4%聚丙烯酰胺凝胶电泳(含50%尿素)分辨PCR产物多态性最佳;该方法对镉敏感性高,在0.2 mg·L^-1 Cd²⁺水平就可检测约30个位点的甲基化多态性;引物AP-4对CpG位点甲基化变化最敏感,而AP-3对CHG位点甲基化变化敏感性最高。该方法操作简便、成本低廉、结果准确且敏感性高,可作为植物全基因组甲基化研究的理想方法,以及植物抗逆研究和环境污染早期诊断的生物胁迫标记物。     

植物DNA甲基化与表观遗传

非DNA序列遗传信息的传递称为表观遗传,它不涉及基因序列的改变,不符合孟德尔式的遗传方式。其中DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式,是调节基因组功能的重要手段。简要论述了植物DNA甲基转移酶、甲基化方式、发生位置及DNA甲基化所引起的表观遗传现象。