棉花生物学国家重点实验室

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实验室解析高温胁迫下DNA甲基化调控棉花育性的潜在机制

作者:棉花生物学国家重点实验室办公室 日期:2019/11/7 14:30:10 访问量:

近日,棉花生物学国家重点实验室邢朝柱研究员团队发布了棉花花药的单碱基分辨率甲基化图谱,并初步探究了高温胁迫下DNA甲基化调控棉花育性的潜在机制。该研究对进一步揭示高温胁迫导致棉花花药不育的表观调控机制以及创制耐高温棉花恢复系具有重要意义。相关研究成果在线发表在国际植物学权威期刊《实验植物学杂志(Journal of Experimental Botany)》上。
棉花是一种重要的经济作物,利用杂种优势可以大幅度提高棉花产量、改进纤维品质及增强抗逆性。哈克尼西棉细胞质雄性不育(CMS-D2)“三系”配套制种不仅可以省去人工去雄,而且大面积制种时省工省时、操作简便,同时可有效提高杂交制种纯度。然而,棉花CMS-D2恢复系育性恢复能力易受高温胁迫影响,从而限制了棉花“三系”杂交种的大面积推广应用。本研究利用全基因组甲基化测序技术,绘制了棉花花药的单碱基分辨率甲基化图谱,并全面地分析了棉花花药发育过程中响应高温胁迫的DNA甲基化变异与基因表达变化之间的潜在联系。研究发现,高温诱导的DNA去甲基化可通过上调线粒体呼吸链中相关基因的表达来维持三磷酸腺苷(ATP)合成和活性氧(ROS)产生的动态平衡,从而保证高温胁迫下棉花花药的正常发育。该研究结果为深入揭示棉花细胞质雄性不育以及育性恢复的分子机理奠定了基础,同时对生产上利用表观遗传工程技术选育耐高温恢复系和“三系”杂交种具有重要的实践意义。
该论文第一作者为中国农业科学院棉花研究所在读博士研究生张梦,实验室邢朝柱研究员和吴建勇研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金面上项目的资助。
文章原文链接:https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erz470/5602668?searchresult=1

棉花花药的单碱基分辨率甲基化图谱

 

高温胁迫下DNA甲基化调控棉花花药育性的潜在机制