深圳子科生物報道:生殖細胞通常被認為是“不朽的”,因為它們的遺傳物質可被后代*繼承。
DNA甲基化是DNA的一種修飾,能在不改變基因序列的前提下改變DNA活性。以DNA甲基化等修飾為核心的表觀遺傳學是當代生命科學發展zui快的領域之一,在改善人類和植物健康等方面具有很高潛力。
DNA甲基化重編程是動物體內zui常見的現象,在生殖細胞中尤其明顯,對生殖是否成功起調控作用。
Xiaoqi Feng課題組和萊斯特大學(University of Leicester)的同事們報道了開花植物的生殖細胞內也存在DNA甲基化變化。
該項目的領導馮博士說:“我們知道,DNA甲基化重啟(re-setting)在動物體內廣泛存在,在世代傳遞過程中,甲基化標記需經歷擦除和重建。”
“植物雖歷經數代繁殖,它們的DNA甲基化信息仍保存完好,因此人們相信植物生殖細胞的甲基化重編程事件應該不多。但是,通過我們的這項研究,揭示植物生殖細胞也在經歷甲基化重編程,而且是細胞行使功能的必要條件。”
通過分析代表植物擬南芥的遺傳譜,研究人員在擬南芥雄性性譜系中鑒定出一個活躍的基因靶向RNA-指導的DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM),在細胞減數分裂過程中調控基因表達。缺失這種性譜系特異性RdDM,導致MPS1基因(也稱PRD2)錯誤拼接,從而打擾減數分裂過程。
馮博士解釋道:“我們發現了一種新的重編程機制,并將其命名為de novo (anew) DNA甲基化。許多植物組織中特定細胞都能利用這條途徑調節基因表達,實際上,de novo DNA甲基化參與了植物的許多進程。”
掌握植物發育經歷了哪些事件,是利用表觀遺傳調控特定基因表達的前提條件。“了解植物生殖細胞如何傳遞和繼承DNA甲基化,對理解甲基化如何在變化中保持傳代穩定非常重要,兩者都是利用表觀遺傳學改良作物屬性的必要基礎。”