DNA甲基化在調控植物基因表達方面起重要作用。干旱、低溫和鹽脅迫嚴重地影響了植物的生長發(fā)育。然而,DNA甲基化是否在干旱誘導的AtGSTF14基因表達過程中起作用還不清楚。本研究揭示了干旱誘導AtGSTF14基因啟動子重復序列的DNA去甲基化,并激活了AtGSTF14基因的表達。本研究采用實時熒光定量PCR技術（quantitative real-time PCR, qRT-PCR）檢測目的基因的表達,結果表明干旱處理的擬南芥植物中AtGSTF14基因表達水平顯著增加,野生型擬南芥（Col-0）被作為對照。亞硫酸鹽測序分析表明與野生型擬南芥中AtGSTF14基因DNA甲基化水平相比,干旱處理的擬南芥植物中AtGSTF14啟動子區(qū)重復序列的DNA甲基化水平顯著降低。本研究為進一步探索非生物脅迫誘導植物基因表達的分子機制奠定了基礎。 

【文章來源】：分子植物育種. 2020,18(18)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

干旱處理的擬南芥表型

研究表明，非生物脅迫也能夠誘導大量抗逆性基因的表達，但是這些基因被誘導的分子機制并不相同。Wagner等(2002)對擬南芥施加植物激素、除草劑并利用病原微生物侵染擬南芥，發(fā)現AtGSTF16的表達量增加，AtGSTF2、F8、U19、Z1的表達量下降，而AtGSTF9、F10、U5、U13和T1表達量無顯著變化。有研究顯示，鋁、百草枯、鹽、冷等脅迫誘導了煙草中NtGPDL(Glycerophosphodiesterase like protein)基因編碼序列的去甲基化,從而促進該基因的表達(Choi and Sano,2007)。李利紅等(2012)發(fā)現，SO2脅迫導致擬南芥NIT2基因啟動子區(qū)甲基化水平降低，NIT2基因轉錄上調。生物脅迫和非生物脅迫通過多種方式激活AtGSTs家族表達，比如GST1啟動子區(qū)域存在多種順式作用元件，這些順式作用元件在生物脅迫和非生物脅迫誘導GST1表達過程中發(fā)揮重要作用(Martini et al.,1993;Strittmatter et al.,1996;Yang et al.,1998)。然而，關于非生物脅迫誘導的DNA去甲基化的分子機制并不十分清楚。圖3 干旱誘導AtGSTF14啟動子DNA去甲基化及DNA甲基轉移酶突變體中AtGSTF14基因表達分析

圖2 干旱處理后擬南芥中At GSTF14基因表達的檢測干旱誘導的AtGSTs基因表達是否與DNA甲基化的降低有關，以及非生物脅迫條件下，AtGSTs基因表達的增加是否與RdDM途徑介導的DNA去甲基化有關，還有待于進一步的研究。我們通過篩選發(fā)現AtGSTF14啟動子區(qū)存在高甲基化位點，并通過研究結果揭示了AtGSTF14響應干旱脅迫的根本原因，證明干旱通過誘導AtGSTF14基因啟動子DNA去甲基化而激活AtGSTF14基因轉錄的調控機制。研究結果表明干旱處理的擬南芥植物中AtGSTF14的表達水平的增加與AtGSTF14啟動子區(qū)重復序列DNA甲基化水平顯著降低有關。DNA甲基轉移酶突變體ddr1/2和met1中AtGSTF14表達量上調，揭示了干旱脅迫介導的AtGSTF14基因DNA去甲基化與RdDM途徑有關。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]二氧化硫脅迫誘導擬南芥NIT2基因DNA甲基化修飾[J]. 李利紅,儀慧蘭,王藝雯,楊波.  農業(yè)環(huán)境科學學報. 2012(04)



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