在调控非编码RNA表观遗传方面取得新进展

      绿色新闻网报道 日前，我校张德强教授团队以小叶杨抗逆优良无性系为材料，在全球范围内率先完成了林木表观基因组和转录组响应高温、低温、干旱与盐碱非生物逆境胁迫的综合分析工作，研究成果近期发表在国际著名植物学杂志《Journal of Experimental Botany》上（影响因子为6.312）。 该研究首次系统地阐述了林木在高温、低温、干旱与盐碱四种主要的非生物逆境胁迫下的DNA甲基化响应模式，为全面解析DNA甲基化在调控非编码RNA的表达开辟了新途径。

        研究显示，随着全球极端气候条件的加剧，多种逆境胁迫复合发生的几率不断增加，已成为制约我国生态环境建设与影响森林生产力的主要非生物胁迫因素。而DNA甲基化是目前认为最主要的表观遗传修饰形式，在生长发育、基因转录调控、转座子沉默、基因组印记及响应环境变化等方面均具有重要的遗传调控作用。

      该研究在对生态型树种小叶杨基因资源收集、保存与无性系表型测定的基础上，选取抗逆优良无性系分别进行高温、低温、干旱、盐碱四种非生物逆境胁迫。利用甲基化敏感多态性技术（MSAP）对小叶杨响应不同逆境胁迫的DNA甲基化修饰位点进行全基因组扫描，共获得了39121个甲基化多态性位点。其中响应高温胁迫的特异甲基化位点为2353个，显著高于其它逆境胁迫特异响应位点，而高温和干旱胁迫则具有最为相同的甲基化位点。

      研究根据分层聚类将所有甲基化位点分为243个簇，其中5个Cluster被显著富集，占全部位点的38.9%。结合MSAP-sequencing策略，筛选出2200个在不同逆境胁迫下差异的DNA甲基化修饰位点，共获得响应逆境胁迫的1376 个DNA甲基化修饰区段（SDMRs）。基因注释显示，共包括1123个编码蛋白基因，16个 miRNA基因与17个lncRNA基因。其中，miRNA（Psi-MIR396e） 和 lncRNA (PsiLNCRNA00268512)分别位于SDMR162 的正义链和反义链上，经过序列比对和表达模式分析发现反义链上的长片段非编码RNA，PsiLNCRNA00268512在甲基化的调控下对小RNA，Psi-MIR396e 的表达具有调控作用。

    为揭示植物基因组甲基化维持机制，研究团队对候选位点的甲基化模式进行了长期检测，显示在逆境胁迫解除1个月后，仅有35.1%的位点能够维持甲基化状态，而在6个月后，稳定的DNA甲基化位点则降至15.3%。在涉及的miRNA基因中，MIR6445基因的甲基化状态至少可维持6个月，证明了miRNA甲基化在逆境胁迫中的表观遗传调控。

        该研究受到中央高校基本科研业务费和国家自然科学基金项目的资助，论文的第一作者为生物学院青年教师宋跃朋博士和在读博士研究生次东，团队成员田敏参与了该研究的具体实验工作。

      论文链接： http://jxb.oxfordjournals.org/content/early/2015/12/27/jxb.erv543.long 。

  （A19 Ａ11）