多组学研究揭示DNA甲基化在大豆根瘤发育基因表达动态变化的重要调控作用

作者：张超; 于航; 薛亚杰; 王海峰^*

来源：基因组学与应用生物学, 2022, 41(01): 115-127.

DOI：10.13417/j.gab.041.000115

• 大豆
• DNA甲基化
• 转录调控
• 表观基因组学
• 根瘤

大豆(Glycine max)是重要的经济作物，可以为人类提供蛋白质和油脂等重要的营养物质。大豆根瘤发育是大豆一生中众多关键生物学过程之一，可以帮助大豆固定空气中的氮气，为大豆的生长发育提供所需要的氮。DNA甲基化作为重要的表观遗传修饰，可以通过调控基因表达、抑制转座子活性参与许多重要的生物学过程。然而，大豆根瘤形成的表观遗传调控机制尚不清楚。在本研究中，通过重亚硫酸盐全基因组测序技术，从单碱基分辨率的水平上对大豆的根瘤和根进行DNA甲基化的全面分析，结果发现根瘤的CG和CHG全基因组DNA甲基化水平要低于根的，而CHH甲基化水平高于根的。此外，还识别了大量的差异甲基化区域(differential methylation regions, DMRs),特别是在转座子(transposon)和基因间区(intergenic regions)。除此之外，这些差异甲基化区域还在基因编码区和上下游区域广泛分布。通过转录组测序技术，发现这些差异甲基化相关基因发生了显著的表达差异，尤其是CHH类型的甲基化变异可以促进许多重要基因的表达，比如NIN,NF-YA和SymRK等，这些基因都是参与根瘤发育的重要基因。综上所述，本研究结果可以帮助人们理解大豆根瘤发育的DNA甲基化调控机制，并为大豆其他研究提供重要的表观修饰资源。

• 单位
  广西大学; 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室