研究發現DNA甲基化參與調控柑橘成熟新機制

　　1月12日，《美國國家科學院院刊》（PNAS）在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所上海植物逆境生物學研究中心郎曌博研究組題為Global increase in DNA methylation during orange fruit development and ripening 的研究論文，該研究揭示了DNA甲基化在柑橘果實成熟過程中的調控作用。

研究發現DNA甲基化參與調控柑橘成熟新機制

　　DNA胞嘧啶的甲基化修飾（Methyl-cytosine）是真核生物中非常保守的表觀遺傳修飾，它參與調控基因表達、基因印記等多種生物學過程。最近研究發現DNA去甲基化酶表達上調導致番茄在成熟過程中 DNA甲基化水平整體下降，進而參與調控番茄果實的成熟。肉質果實按照其成熟過程是否發生呼吸躍變分為呼吸躍變型果實（如番茄）和非呼吸躍變型果實（如柑橘）。然而在其他果實尤其是非呼吸躍變型果實中，DNA甲基化對于果實成熟的調控是否重要并保守，仍然未知。

　　該研究通過整合分析五個成熟時期柑橘全基因組DNA甲基化和轉錄組數據(A)，發現柑橘成熟過程中DNA甲基化明顯上升，這種變化與番茄成熟過程DNA甲基化水平下降呈相反的變化趨勢。進一步分析表明，柑橘成熟中DNA甲基化水平的上調(B, C)與DNA去甲基化酶基因表達的下調呈相關性(D)。研究者發現對未成熟時期的果實進行DNA甲基化抑制劑的處理能夠阻礙柑橘成熟進程(E)，這說明DNA甲基化的上調對于柑橘正常成熟十分重要；結合轉錄組數據，發現可能受DNA甲基化調控的基因中有1113個上調基因、950個下調基因和3119個沒有差異表達的基因。

　　研究進一步發現表達有差異的基因與DNA甲基化的變化有很強的相關性，而表達沒有差異的基因與DNA甲基化的變化不存在強相關性(F,G,H)。通過GO功能分析發現，被甲基化調控的差異表達基因對果實成熟過程十分重要，例如參與光合作用，以及ABA合成及其信號響應等基因。進一步分析柑橘果實的小RNA水平，發現甲基化變化區域有明顯的小RNA的富集，因此這些區域的甲基化形成與RNA介導的DNA甲基化通路相關(I)。

　　綜上，該研究以柑橘為研究對象，第一次發現了果實成熟過程中的DNA甲基化上調現象，并解釋了DNA甲基化修飾對成熟相關基因的表達調控以及柑橘的果實成熟有重要意義。

　　植物逆境中心助理研究員黃煥和劉瑞娥為共同第一作者。相關工作得到中科院、中科院先導B項目等的資助。