水稻中的“伥鬼”:不同表观遗传状态的同一转基因之间的相互作用

发布时间：2021-01-18 09:07

　　位于同源染色体的一对等位基因通过减数分裂与受精独立地遗传给子代,在F1及随后的世代中等位基因独立地表达,这一过程中DNA序列是其表达调控与功能的决定因素。但是基因组印记、X染色体失活、副突变等生命现象并不符合孟德尔遗传定律。在本研究中,利用强启动子35S驱动赤霉素代谢酶编码基因OsGA2ox1,并遗传转化水稻,获得的OsGA2ox1ectopicexpression（GAE）转基因水稻表现出植株矮化、叶色深绿、开花延迟等赤霉素严重缺失的典型表型。在转基因植株的后代中出现了表型恢复、与野生型相同的植株。基因型鉴定发现它们含有35S::OsGA2ox1,但是OsGA2ox1的转录降低到与野生型相当的水平,因此将其命名为OsGA2ox1 silencing （GAS）。进一步研究发现,与矮化的GAE植株相比, GAS的35S启动子上DNA甲基化水平明显升高,表明基因沉默很可能发生在转录水平上。利用这些转基因沉默的GAS与OsGA2ox1超表达的GAE水稻进行正反杂交,所得到的F1代植株都未呈现出赤霉素缺失表型,并且它们35S启动子上的DNA甲基化水平与GAS一样高。在随后的F2、F3代群体中... 

【文章来源】：植物生理学报. 2020,56(09)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

水稻中35S::Os GA2ox1转基因发生沉默

将GAE和GAS进行正反杂交,F1代的植株全部与野生型的株高相同;Os GA2ox1的转录水平和赤霉素信号抑制因子SLR1的蛋白积累量在F1植株中也与野生型相同,表明GAS中沉默的35S::OsGA2ox1将GAE中超表达的35S::Os GA2ox1沉默,这种沉默的表观遗传状态可以在后代中作为独立的遗传因子稳定地遗传。GAS中沉默的35S::OsGA2ox1恰似“伥鬼”,它由之前的超表达变为了沉默状态,并且具备了将GAE中超表达35S::Os GA2ox1变为沉默状态的能力,自己本来是受害者,但受害之后又“为虎作伥”去危害其他同类。除了本文提到的外源基因之间的互作,内源基因之间的互作已经有报告。例如Greaves等人此前发现,将2个表观基因组有差异的拟南芥生态型杂交,其F1代胞嘧啶甲基化(mC)水平发生变化,这种变化是由反式染色体甲基化(trans-chromosomal methylation,TCM)和反式染色体去甲基化(transchromosomal demethylation,TCd M)引起的(Greaves等2014)。Greaves等人将拟南芥C24与Landsberg erecta (Ler)进行杂交,在F1代杂种中发现上千个TCM/TCd M位点(Greaves等2012),主要研究了At1g64790以及At3g43340/50这两个位点,结果发现在这两个位点上F1代由TCM和TCd M引起的甲基化改变遗传给F2代,这与玉米中报道的副突变一致(Greaves等2014)。后来朱健康实验室将不同生态型来源的基因组之间由TCM和TCd M引起的甲基化非加性变化定义为甲基化互作(methylation interaction),并发现Rd DM途径是杂种中甲基化互作的分子机制(Zhang等2016)。在作物杂交过程中,也很可能存在等位基因之间的TCM和TCd M,这些互作增加了遗传的多态性,对于创制品种多样的作物新品种有着重要的贡献。

在F1代植株中GAS沉默了GAE

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2984677