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            經作所科技人員在Frontiers in Plant Science雜志在線發表木薯多倍體相關分子機制的研究論文
            • 發布單位:經濟作物研究所
            • 2022-07-05 11:32:47
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            7月4日,廣西農業科學院經濟作物研究所嚴華兵研究員團隊在國際知名期刊Frontiers in Plant Science(2022年影響因子為6.627)上發表了題為“DNA Methylome and LncRNAome Analysis Provide Insights into Mechanisms of Genome-dosage Effects in Autotetraploid Cassava”的研究論文。該研究通過甲基化組測序和長鏈非編碼RNA轉錄組測序,從全基因組加倍前后的轉座子甲基化水平變化,解析了木薯同源加倍后全基因組產生劑量效應的分子機制。


            自然界中絕大多數顯花植物都經歷過多倍化,多倍化會引起基因組沖擊(genomic shock),其中最讓人感興趣的一個方面是多倍化增加了編碼基因和非編碼基因的劑量,然而,關于劑量效應的分子機制知之甚少。該研究首先發現全基因組加倍后,木薯同源四倍體在全基因組水平編碼基因的三類甲基化水平無變化、長鏈非編碼RNA的CHG和CHH類型的甲基化水平降低、I型轉座子CHG和CHH類型甲基化水平降低、II型轉座子的CG和CHH類型甲基化水平增加,因此考慮可能是全基因組加倍后編碼基因鄰近的II型轉座子甲基化水平的增加抑制了編碼基因的表達,長鏈非編碼RNA鄰近I型轉座子甲基化水平的降低抑制了長鏈非編碼RNA的表達。



            進一步的研究結果表明,木薯基因組中大多數編碼基因是II型轉座子插入,大多數長鏈非編碼RNA是I型轉座子插入,通過構建二倍體及其同源四倍體中II型轉座子甲基化水平與離鄰近編碼基因距離的相關性曲線、I型轉座子與離鄰近長鏈非編碼RNA距離的相關性曲線發現,II型轉座子的CG和CHH甲基化水平的增加和I型轉座子的CHG和CHH類型甲基化水平的降低,分別導致了二倍體及其同源四倍體中的大多數編碼基因和長鏈非編碼RNA的轉錄組無顯著差異,這種機制可能是新形成的同源四倍體適應全基因組劑量效應的效應因子。本研究對認識同源多倍體的適應與進化有重要理論意義。

            該課題組自2011年起開始了木薯多倍體相關研究,通過大田誘導和離體組培苗誘導獲得了10個品種的同源四倍體材料,并從植株表型、細胞學和遺傳學等水平進行了精準鑒定,同時闡明了同源四倍體比二倍體抗旱性增強的分子機制,通過雜交獲得一批三倍體材料。團隊在木薯多倍體相關研究發表論文11篇,其中SCI收錄6篇,參與國家重點研發計劃項目2項,獲批國家自然科學基金項目1項,廣西自然科學基金面上項目1項,廣西自然科學基金重點項目1項,獲得授權專利3項。

            經濟作物研究所肖亮副研究員為該論文第一作者,經濟作物研究所嚴華兵研究員為論文唯一通訊作者。

            經作所  肖亮供稿/供圖  嚴華兵審核

            責任編輯:薛臣藝

             

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