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我室棉花团队揭示高温胁迫下DNA甲基化调控棉花雄性不育的机制

信息来源:作物遗传改良国家重点实验室    发布时间:2018-06-05

高温胁迫可引起雄性不育,最终导致作物产量下降。 DNA甲基化调控植物发育和胁迫反应中的一系列过程,但其在高温胁迫下雄性不育的作用仍然未知。2018年6月4日,我室棉花遗传改良团队The Plant Cell上在线发表了题为“Disrupted Genome Methylation in Response to High Temperature Has Distinct Affects on Microspore Abortion and Anther Indehiscence”的研究论文,揭示了在高温胁迫下DNA甲基化调控棉花雄性不育的机制。

 

为了研究高温胁迫下DNA甲基化对雄性育性的调控作用,研究人员首先比较了在高温和正常温度条件下棉花(Gossypium hirsutum)花药中的DNA甲基化水平。在高温敏感株系中,研究人员发现DNA甲基化受到破坏,尤其是CHH甲基化(H = A,C或T)。进一步研究发现,24个核苷酸小干扰RNA水平的变化也与DNA甲基化水平显着相关。在正常温度条件下,抑制DNA甲基化可以引起高温敏感株系的花粉不育,但不影响花药壁的正常开裂。进一步的转录组分析表明,在高温条件下的花药中,糖和活性氧(ROS)代谢途径中的基因表达发生显著变化,但生长素生物合成和信号传导途径中的基因表达变化不大,表明高温通过破坏DNA甲基化来干扰糖和ROS代谢,最终导致小孢子不育。研究结果为使用表观遗传技术创建耐高温新品种开辟了一条途径。

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