本網(wǎng)訊 4月9日，生命科學(xué)學(xué)院牛慶豐團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南方科技大學(xué)郎曌博、朱健康院士團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際著名期刊《PNAS》刊發(fā)DNA甲基化介導(dǎo)番茄果實(shí)成熟最新研究成果。
果實(shí)成熟是涉及質(zhì)地軟化、色澤轉(zhuǎn)變與風(fēng)味物質(zhì)合成的復(fù)雜生物學(xué)過(guò)程，直接影響營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與商品價(jià)值。在番茄作物中，這一過(guò)程由乙烯信號(hào)與多層級(jí)轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)（如HY5、RIN、FUL1等核心轉(zhuǎn)錄因子）協(xié)同調(diào)控。近年研究揭示，這些因子通過(guò)調(diào)控類(lèi)黃酮、茄堿及糖酸代謝網(wǎng)絡(luò)，塑造果實(shí)品質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化等表觀(guān)遺傳修飾在果實(shí)發(fā)育和成熟過(guò)程中形成了多層次、動(dòng)態(tài)的精細(xì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。DNA甲基化修飾在果實(shí)發(fā)育和成熟過(guò)程中可能起著分子開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵作用。DNA甲基化作為一種表觀(guān)遺傳修飾在果實(shí)成熟調(diào)控中的重要性也受到廣泛的關(guān)注，但SlDML2通過(guò)調(diào)控番茄果實(shí)發(fā)育和成熟的分子機(jī)制尚不清楚。
研究人員通過(guò)本研究首次證實(shí)RIN和FUL1是DNA甲基化動(dòng)態(tài)變化與果實(shí)成熟表型關(guān)聯(lián)的核心因子。進(jìn)一步研究證實(shí)，DNA甲基化修飾通過(guò)局部染色質(zhì)緊縮（≤100 bp）特異性抑制RIN結(jié)合，來(lái)對(duì)下游靶基因調(diào)控提供“表觀(guān)遺傳許可”。這為理解植物中DNA甲基化對(duì)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制提供了新的見(jiàn)解。研究闡明了番茄成熟的表觀(guān)遺傳調(diào)控核心機(jī)制，去甲基化酶SlDML2通過(guò)啟動(dòng)子區(qū)DNA去甲基化，直接激活成熟關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子RIN和FUL1的表達(dá)，確立其在果實(shí)成熟調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的核心地位。揭示MADS-RIN對(duì)下游靶基因的調(diào)控依賴(lài)于SlDML2介導(dǎo)的啟動(dòng)子去甲基化，提出“表觀(guān)遺傳許可”調(diào)控新模型（圖1）。該研究成果推動(dòng)“果實(shí)成熟分子開(kāi)關(guān)”理論進(jìn)入表觀(guān)遺傳調(diào)控新維度，為園藝作物成熟調(diào)控提供全新研究范式。
圖1：RIN/FUL1在甲基化動(dòng)態(tài)調(diào)控中的樞紐作用示意圖
該研究不僅豐富了我們對(duì)果實(shí)成熟調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)，還為通過(guò)表觀(guān)遺傳修飾手段改良果實(shí)品質(zhì)提供了理論依據(jù)，有望為番茄等果實(shí)作物的遺傳改良和生產(chǎn)實(shí)踐帶來(lái)新的突破。
我校生命科學(xué)學(xué)院牛慶豐教授為本文第一作者，博士后許雅萍為論文共同第一作者。南方科技大學(xué)朱健康院士和郎曌博教授為論文共同通訊作者。學(xué)校為研究論文的第一單位。該項(xiàng)目得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和安徽省高校知名專(zhuān)家項(xiàng)目以及學(xué)校高層次人才經(jīng)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。（文圖/牛慶豐 編輯/程玉磊 預(yù)審/薛挺 審核/夏利明）
論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422798122
