冷驯化通过改变DNA的甲基化模式赋予不结球白菜较高的耐热和生长优势

【摘要】：表观遗传修饰与植物响应非生物胁迫密切相关。为了研究不结球白菜相应低温的表观遗传机制,对低温胁迫下的不结球白菜进行了基因组DNA甲基化(MeDIP-Seq)测序分析。发现低温过程中,不结球白菜基因组同时发生了甲基化和去甲基化。低温胁迫后的不结球白菜还表现出较高的耐热性和生长优势。通过生理数据分析,发现低温后不结球白菜耐热性的提高与有机酸的含量提高有关,生长优势与低温后不结球白菜光合能力增强密不可分。结合MeDIP-Seq测序结果,通过基因功能验证,发现甲基化差异基因BramMDH1在拟南芥中过表达,可以提高转基因拟南芥的有机酸含量和光合能力。这些数据表明,低温后的不结球白菜通关表观遗传机制,在BramMDH1等基因启动子序列发生了去甲基化,增强了这些基因的表达水平,提高了植物的耐热性和生长势。但是,在Aza处理的不结球白菜中,发现了BramMDH1表达水平的提高,但是处理的不结球白菜并没有表现出较好地耐热性,因此,认为单纯的去甲基化并不能导致植物耐热性的提高,这也与在低温过程中发现不结球白菜基因组同时发生了甲基化和去甲基化事件有关。