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中國(guó)科學(xué)院東北地理所等在DNA甲基化參與調(diào)控大豆與大豆胞囊線蟲互作的表觀遺傳研究中取得進(jìn)展

放大字體  縮小字體 時(shí)間:2020-10-27 11:40 來源:中國(guó)科學(xué)院 原文:
核心提示:大豆胞囊線蟲(Soybean cyst nematode, SCN; Heteroderaglycines)病是引起大豆減產(chǎn)的病害之一,研究大豆-線蟲互作機(jī)制對(duì)提出新的病害防控策略、培育抗胞囊線蟲病的大豆新品種具有重要意義。
  大豆胞囊線蟲(Soybean cyst nematode, SCN; Heteroderaglycines)病是引起大豆減產(chǎn)的病害之一,研究大豆-線蟲互作機(jī)制對(duì)提出新的病害防控策略、培育抗胞囊線蟲病的大豆新品種具有重要意義。DNA甲基化(DNA methlation)是一種表觀遺傳標(biāo)記,在植物生長(zhǎng)發(fā)育及響應(yīng)各種生物或非生物脅迫過程中發(fā)揮調(diào)控作用。研究表明,胞囊線蟲侵染會(huì)引起寄主植物基因組DNA甲基化的改變(Rambani et al., 2015; Hewezi et al., 2017;Rambani et al., 2020),基因功能研究揭示,某些特定基因的DNA甲基化狀態(tài)變化直接參與植物與胞囊線蟲互作的調(diào)控(Hewezi et al., 2017;Rambani et al., 2020)。因此,寄主植物DNA甲基化模式的改變可能在線蟲寄生和調(diào)控植物適應(yīng)性響應(yīng)中均發(fā)揮作用。然而,在SCN與寄主大豆互作中是否也存在DNA甲基化對(duì)于miRNA基因表達(dá)的調(diào)控作用尚未研究。

  該研究以對(duì)SCN有顯著抗、感差異的大豆近等基因系(NIL-S和NIL-R)為材料,在全基因組水平鑒定并分析SCN侵染過程中NIL-S、NIL-R根內(nèi)受DNA甲基化調(diào)控的miRNA基因的差異表達(dá)變化。在感病系NIL-S中共鑒定出82個(gè)甲基化的miRNA基因,而在抗病系NIL-R中僅有16個(gè)miRNA基因受到DNA甲基化修飾。其中,miR5032、miR5043、miR1520b和miR2107-ch16在NIL-S、NIL-R中表現(xiàn)出相反的DNA甲基化狀態(tài)。此外,兩個(gè)miR5770家族成員miR5770a和miR5770b在NIL-S中被高度甲基化,而在NIL-R中DNA甲基化水平則顯著降低,表明這些miRNA基因在SCN與寄主的兼容性、非兼容性反應(yīng)中發(fā)揮生理作用可能與DNA甲基化相關(guān)。基因表達(dá)分析證實(shí),SCN侵染時(shí),miR5032、miR5043、miR1520b、miR5770a/b的甲基化狀態(tài)變化會(huì)改變它們?cè)诳埂⒏衅废祪?nèi)的基因表達(dá)水平,引起靶標(biāo)基因受到進(jìn)一步的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。利用大豆發(fā)根轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在NIL-S中異源表達(dá)miR5032、miR5043、miR1520b、miR5770b,可不同程度提高大豆對(duì)SCN的抗性。該研究揭示miRNA基因的DNA甲基化動(dòng)態(tài)修飾在大豆與胞囊線蟲互作過程中具有重要調(diào)控作用。

  相關(guān)研究成果以Identification of differentially methylated miRNA genes during compatible and incompatible interactions between soybean and soybean cyst nematode為題,發(fā)表在Molecular plant-microbe interactions上(DOI:10.1094/MPMI-07-20-0196-R)。中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所副研究員胡巖峰為論文的共同第一作者,美國(guó)田納西大學(xué)博士TarekHewezi為論文通訊作者。

  大豆胞囊線蟲侵染后大豆近等系中發(fā)生DNA甲基化的miRNAs熱圖
日期:2020-10-27
 
 地區(qū): 中國(guó)
 行業(yè): 糧油
 標(biāo)簽: 大豆
 科普: 大豆
 
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