DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的关键基因挖掘

• 作者: 李鹏程 毕真真 孙超 秦天元 梁文君 王一好 许德蓉 刘玉汇 张俊莲 白江平
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 马铃薯 干旱胁迫 DNA甲基化 转录组 谷胱甘肽S转移酶
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 599-612
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04152

摘要

植物受到干旱胁迫时, 会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下, DNA甲基化是如何影响基因转录表达, 本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC (去甲基化)处理下, 抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型, 青薯9号; 干旱敏感型, 大西洋)进行转录组学分析, 以Fold-change > 2和校正后P < 0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现, 2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时, 与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现, 与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中, 响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现, 干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平, 进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此, 利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因, 可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因, 为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。