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DNA甲基化使植物适应温暖世界的隐藏机制

随着全球变暖继续重新定义生态系统，植物越来越需要快速适应以确保其生存 。促进这种快速适应的一个主要机制是表观遗传记忆，特别是 DNA 甲基化 。DNA 甲基化是表观遗传修饰的一种形式，涉及在 DNA 的胞嘧啶碱基上添加甲基，改变其在染色质中的可及性并调节基因表达 。在气候变暖的背景下，温度升高等环境因素可能会引发 DNA 甲基化的变化 。这种表观遗传适应在使植物的生长与不断变化的环境线索同步方面发挥着重要作用 。然而 ， 对于这些 DNA 甲基化变化如何影响植物表型，特别是对气温升高的反应的全面了解仍不清楚 。

DNA甲基化使植物适应温暖世界的隐藏机制

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2023年7月，Horticulture Research 发表了一篇题为“ Warmer Wener due to ayery繁殖诱导甲基组、转录组和持久表型变化(In Fragaria vesca ecotypes)”的研究论文 。
为了研究温度对表型和表观遗传变异的影响，对四种欧洲F. vesca 生态型(ES 12、 ICE 2、 NOR 2、 IT 4)的三个无性世代进行了实验，将它们暴露在 18℃ 和 28℃ 下 。在表型水平上，ES 12生态型在28℃下的第一代无性繁殖(AS 1 ) 期间匍匐茎产量增加 ， 但到了第三代(AS 3 )则没有增加 。相反，IT 4生态型的AS 1 和AS 3 在28℃下匍匐茎产量均下降 。ICE 2 和NOR 2生态型在28℃下被AS 3 显着延迟开花时间，统计显着性为0.05 > p > 0.001 。对于叶柄长度，ES 12、ICE 2和NOR 2生态型的植物在AS 1 期间在28℃下生长时具有更长的长度 。到 AS 3时，仅 NOR 2生态型仍保持增加的叶柄长度。结果显示，所调查的所有表型性状与实验中的生长温度之间存在统计学上的显着差异，并且在无性繁殖过程中可以保留这种差异 。在分子水平上进一步深入研究，对生态型基因组 DNA 样本进行亚硫酸氢盐测序揭示了两种温度条件下 DNA 甲基化模式的明显差异，特别是在 CHG 和 CHH 环境中 。诺2 在不同温度条件下甲基化水平表现出最显着的差异 。甲基化谱的主成分分析 (PCA) 显示在 18℃ 和 28℃ 生长的生态型之间存在明显差异 。所有生态型的低甲基化和高甲基化均发生显着变化，在 CHH 环境中观察到最大的温度特异性甲基化增加 。值得注意的是，甲基化变化被确定与转录起始位点(TSS)和转录终止位点(TTS)等基因组特征相关 。具有差异 CHG 和 CHH 甲基化的区域通常表现出高甲基化 。与此同时，在不同生态型的约 3,500 至 5,000 个差异表达基因 (DEG) 中观察到与温度升高相关的转录组变化 。此外，本研究还探讨了与赤霉素代谢、开花时间和表观遗传机制相关的基因的生态型特异性甲基化和表达模式 。结果发现，在3个或更少的生态型中，1,318个相关差异表达和差异甲基化基因(DEDMG)的绝对倍数变化>1.5 。
【DNA甲基化使植物适应温暖世界的隐藏机制】总之，研究表明无性繁殖过程中的温度变化会引起相当大的遗传性表观遗传和表型修饰，强调了F. vesca 生态型中存在与温度相关的表观遗传记忆效应 。这项开创性的研究不仅加深了我们对植物适应的理解 ， 而且为利用表观遗传记忆开发更适合变暖世界的作物打开了大门 。

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