群体程度提醒玉米DNA甲基化变异对表型的奉献

DNA甲基化对植物的发展发育和情况呼应起着非常主要的感化。作为一种较为波动的遗传信息，DNA甲基化既可由DNA序列变异诱发，也可自力于DNA序列发生纯表不雅遗传变异，这种自力的水平和DNA甲基化对基因表达以及表型变异的影响不断是研讨热门。近日，华中农业年夜学和美国明尼苏达年夜学协作解析了玉米天然群体中的DNA甲基化变异，提醒了DNA甲基化变异的根底以及DNA甲基化变异与基因表达和表型的联系关系。该结果揭橥在开放获取期刊Genome Biology 上。

近年来，高通量测序技巧和基因型检测技巧的成长极年夜增进了作物遗传改进，育种家可以依据年夜量的SNP数据树立模子，猜测表型和停止基因组选择，这一做法的前提是性状变异由DNA序列变异（SNP）决议。然则，关于好多性状，DNA序列变异平日只能说明部门的遗传力，仍有相当一部门遗传力无法被说明，很多学者将这种景象称为“消逝的遗传力”，若何寻觅并应用这部门遗传力是遗传学家和育种学家面对的一个严重挑衅。表不雅遗传变异指不依附于DNA序列的、可惹起基因表达变更、并可给子女的变异，包含DNA甲基化等染色质润饰。研讨标明DNA甲基化在玉米分歧基因型间存在宏大变异，然则，因为玉米基因组庞杂和测序本钱高，不断缺少高通量低本钱DNA甲基化检测技巧，因此无法在群体程度研讨DNA甲基化变异的水平及其生物学功效。

本研讨中，研讨人员拓展了后期开辟的液相探针捕捉技巧（Li等， Nucleic Acids Research， 2015， 43：e81），包含了更多的DNA甲基化变异区段，这些区段的选择基于研讨人员后期对玉米基因组DNA甲基化的研讨结果，包含了基因组中最有能够产生DNA甲基化变异、影响基因表达或发生表型、同时又能被无效监测的区段。基于这一技巧，研讨人员对263份来自寒带、亚寒带和温带的玉米自交系的DNA甲基化停止了剖析，寻觅到了年夜量DNA甲基化差别区段（Differentially methylated region， DMR），联合高密度SNP数据、叶片和籽粒基因表达数据以及籽粒代谢数据，解析了DNA甲基化变异的遗传根底及其对表型变异的影响。研讨发明DNA甲基化变异普遍存在，且绝年夜多半变异（ 60%）不与DNA序列变异联系关系，同时发明DNA甲基化变异对基因表达的影响依附于组织和序列情况。此外，DMR与代谢性状的联系关系剖析发明约16%的性状与DMR明显联系关系，风趣的是，与性状联系关系的DMR中超越折半不与SNP联系关系，且有些性状只与DMR联系关系而不与SNP联系关系，提醒DNA甲基化携带了特有的信息。

本研讨零碎解析了DNA甲基化变异的遗传根底，并证实DNA甲基化可调控基因表达和表型，为说明消逝的力供给了新的支撑。这是第一次在群体程度剖析作物中DNA甲基化的变异和功效。

华中农业年夜学李青传授和明尼苏达年夜学Nathan Springer传授为论文的配合通信作者；博士生徐静和陈果为配合第一作者；华中农业年夜学严建兵传授和李林传授介入了相干研讨任务。该研讨获得国度重点研发筹划、华中农业年夜学科研启动经费和华中农业年夜学自立科技立异基金等的赞助。(100yiyao.com）