广西农业科学院严华兵团队发表木薯多倍体相关分子机制的研究论文

近日，广西农业科学院严华兵课题组在国际知名期刊Frontiers in Plant Science（2022年影响因子为6.627）上发表了题为“DNA Methylome and LncRNAome Analysis Provide Insights into Mechanisms of Genome-dosage Effects in Autotetraploid Cassava”的研究论文。该研究通过甲基化组测序和长链非编码RNA转录组测序，从全基因组加倍前后的转座子甲基化水平变化，解析了木薯同源加倍后全基因组产生剂量效应的分子机制。

自然界中绝大多数显花植物都经历过多倍化，多倍化会引起基因组冲击（genomic shock），其中最让人感兴趣的一个方面是多倍化增加了编码基因和非编码基因的剂量，然而，关于剂量效应的分子机制知之甚少。该研究首先发现全基因组加倍后，木薯同源四倍体在全基因组水平编码基因的三类甲基化水平无变化、长链非编码RNA的CHG和CHH类型的甲基化水平降低、I型转座子CHG和CHH类型甲基化水平降低、II型转座子的CG和CHH类型甲基化水平增加，因此考虑可能是全基因组加倍后编码基因邻近的II型转座子甲基化水平的增加抑制了编码基因的表达，长链非编码RNA邻近I型转座子甲基化水平的降低抑制了长链非编码RNA的表达。

进一步的研究结果表明，木薯基因组中大多数编码基因是II型转座子插入，大多数长链非编码RNA是I型转座子插入，通过构建二倍体及其同源四倍体中II型转座子甲基化水平与离邻近编码基因距离的相关性曲线、I型转座子与离邻近长链非编码RNA距离的相关性曲线发现，II型转座子的CG和CHH甲基化水平的增加和I型转座子的CHG和CHH类型甲基化水平的降低，分别导致了二倍体及其同源四倍体中的大多数编码基因和长链非编码RNA的转录组无显著差异，这种机制可能是新形成的同源四倍体适应全基因组剂量效应的效应因子。本研究对认识同源多倍体的适应与进化有重要理论意义。

广西农业科学院经济作物研究所严华兵研究员课题组自2011年起开始了木薯多倍体相关研究，通过大田诱导和离体组培苗诱导获得了10个品种的同源四倍体材料，并从植株表型、细胞学和遗传学等水平进行了精准鉴定，同时阐明了同源四倍体比二倍体抗旱性增强的分子机制，通过杂交获得一批三倍体材料。团队在木薯多倍体相关研究发表论文11篇，其中SCI收录6篇，参与国家重点研发计划项目2项，获批国家自然科学基金项目1项，广西自然科学基金面上项目1项，广西自然科学基金重点项目1项，获得授权专利3项。

经济作物研究所肖亮副研究员为该论文第一作者，经济作物研究所严华兵研究员为论文唯一通讯作者。

转自：植物科学最前沿

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