DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄組分析揭示野生草莓干旱脅迫分子調(diào)控機(jī)制
干旱脅迫是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響的關(guān)鍵環(huán)境因素。為此，植物發(fā)展出各種響應(yīng)機(jī)制（干旱逃逸、避免、耐受和回復(fù)），以通過進(jìn)化增強(qiáng)抗旱性，這些適應(yīng)機(jī)制從分子到植物水平都所不同。黃毛草莓（Fragaria nilgerrensis）是一種具有良好抗旱性的二倍體野生草莓，可為提高栽培草莓抗旱性提供有用的候選基因。到目前為止，其參與干旱脅迫相關(guān)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚不清楚。
2022年10月28日，云南大學(xué)農(nóng)學(xué)院喬琴教授團(tuán)隊(duì)與云南中醫(yī)藥大學(xué)張?bào)w操團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在《BMC Plant Biol》雜志發(fā)表題為“Integrated transcriptome and methylome analyses reveal the molecular regulation of drought stress in wild strawberry (Fragaria nilgerrensis)”的研究論文，研究通過對黃毛草莓（F. nilgerrensis）干旱脅迫處理過程中四個不同時間點(diǎn)的基因表達(dá)譜、全基因組DNA甲基化圖譜和生理性狀的綜合分析，研究了F. nilgerrensis的干旱響應(yīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
標(biāo)題：Integrated transcriptome and methylome analyses reveal the molecular regulation of drought stress in wild strawberry (Fragaria nilgerrensis) 整合轉(zhuǎn)錄組和甲基化組分析揭示了野生草莓干旱脅迫的分子調(diào)控
時間：2022-10-28
期刊：BMC Plant Biology
影響因子：IF 5.26
技術(shù)平臺：WGBS、RNA-seq、qRT-PCR分析等
項(xiàng)目設(shè)計(jì)：
采集同一克隆的F. nilgerrensis野生草莓作為實(shí)驗(yàn)材料，在溫室中進(jìn)行干旱處理實(shí)驗(yàn)，分為對照組和處理組：（i）對照組：每2天澆水一次；（ii）干旱處理組：植物從0d到12d沒有澆水。在持續(xù)干旱脅迫處理期間的四個時間點(diǎn)收集F. nilgerrensis葉片：0d（T0，CK），4d（T4），8d（T8）和12d（T12）（圖1A）。在干旱脅迫下的每個時間點(diǎn)的上午9點(diǎn)~10點(diǎn)之間對葉片進(jìn)行取樣，立即在液氮中冷凍，-80℃保存。在4個時間點(diǎn)獲得的葉片用于DNA甲基化分析（WGBS）、轉(zhuǎn)錄組分析(RNA-seq)和qRT-PCR分析的材料，，實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個生物學(xué)重復(fù)。
結(jié)果圖形
（1）干旱脅迫下F. nilgerrensis的生理性狀
圖1：干旱脅迫實(shí)驗(yàn)材料
（A） F.nilgerrensis對干旱響應(yīng)的形態(tài)變化；
（B） 在干旱處理的四個時間點(diǎn)檢測五種生理性狀。五個重復(fù)的顯著差異用不同字母表示（P<0.05，方差分析）
（2）干旱脅迫下差異表達(dá)基因（DEG）的變化
轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）分析結(jié)果表明，差異表達(dá)基因（DEG）數(shù)量隨著干旱脅迫的加劇而增加。與T0相比，在T8時間點(diǎn)檢測到的DEG最多（5308），其中顯著上調(diào)基因和下調(diào)基因數(shù)量分別為2225和3083（圖2A）。值得注意的是，在T12和T8之間的DEG數(shù)量最少（100個），表明T8和T12的基因表達(dá)模式相似。使用STEM程序搜索常見的時間表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)11個重要的配置文件，其中兩個寬圖譜在T8時表現(xiàn)出上調(diào)（1549個基因）或下調(diào)（1274個基因）（圖2B）。KEGG富集分析結(jié)果表明，上調(diào)基因在甘油磷脂代謝通路、MAPK信號和核糖體生物合成中富集，而下調(diào)基因在固碳作用和光合作用中富集（圖2B）。這些基因可能在F.nilgerensis的干旱脅迫響應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
T8與T0時間點(diǎn)的DEG進(jìn)行分析，GO富集分析結(jié)果表明，更多通路主要在抗旱性方面富集。上調(diào)基因主要在響應(yīng)水分剝奪、氧化應(yīng)激、脫落酸激活信號通路、UDP-葡糖基轉(zhuǎn)移酶活性、鈣調(diào)蛋白結(jié)合和活性跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性響應(yīng)中富集（圖2C）。下調(diào)基因主要在光合作用、細(xì)胞壁組織或生物發(fā)生、跨膜受體蛋白激酶活性和水通道活性中富集。在T8時間點(diǎn)參與DEG的主要富集通路大致描繪了F.nilgerrensis抗旱性的基因參與過程。
圖2：差異表達(dá)基因（DEG）檢測和功能注釋。
（A） 每個時間點(diǎn)上調(diào)和下調(diào)的DEG數(shù)量；
（B） 在干旱第8天（T8）獲得兩個顯著聚類。顯示了兩個簇的KEGG富集，每個通路中富集的單基因數(shù)量；
（C） T8和T0之間DEG的前10個GO富集分析
（3）干旱脅迫下F. nilgerensis的DNA甲基化圖譜變化
為研究干旱脅迫下DNA甲基化水平的調(diào)控機(jī)制，研究人員進(jìn)行了全基因組重亞硫酸鹽測序（WGBS）分析。共12個樣本生成了126Gb clean data，平均每個樣本10.5Gb，測序深度＞30×（基因組305.9Mb），唯一比對率為67.75%~73.13%。最低的Q20和Q30分別為96.78%和90.18%，亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化率在為99.499%~99.782%，表明DNA甲基化reads信息高度可靠。
在F.nilgerensis的三個序列環(huán)境中，CG、CHG和CHH中表現(xiàn)出的DNA甲基化水平分別為47.69%、30.87%和10.56%（圖3A）。此外， mCG、mCHG和mCHH在總mC位點(diǎn)中的百分比在不同時間點(diǎn)表現(xiàn)出動態(tài)變化，其中mCHH不僅占最高百分比，而且表現(xiàn)出最大變化（圖3B）。這與之前在桑椹和陸地棉中的研究結(jié)果一致，即CHH甲基化水平隨環(huán)境而動態(tài)變化，且CHH甲基化可能與干旱脅迫密切相關(guān)。在干旱脅迫期間，F(xiàn). nilgerensis基因組分和重復(fù)序列的DNA甲基化水平也顯示出CHH甲基化的顯著變化，尤其是在啟動子和重復(fù)序列中（圖3C）。
此外還分析每個時間點(diǎn)處理組和對照（T0）之間差異甲基化區(qū)域（DMR）數(shù)，分別在T4和T8檢測到大量低甲基化和高甲基化DMR（圖3D）。這些DMR主要發(fā)生在CHH環(huán)境中，其中約80%位于重復(fù)元件中。不同基因組區(qū)域中每個元件的甲基化水平表明，重復(fù)元件在所有三種情況和所有時間點(diǎn)顯示出最高的甲基化水平，其次是啟動子和內(nèi)含子（圖3C）。由于啟動子和基因體的甲基化對基因表達(dá)有不同的影響，將差異甲基化基因（DMG）分為啟動子DMG和基因體DMG。結(jié)果表明，在干旱脅迫的所有時間點(diǎn)，F(xiàn). nilgerrenis的啟動子DMG均高于基因體DMG（圖3D）。在啟動子DMG中，所有時間點(diǎn)有317個低甲基化共有基因和21個高甲基化共有基因（圖3E），表明這些基因的甲基化水平動態(tài)變化，可能直接或間接參與調(diào)控表達(dá)基因?qū)Ω珊得{迫的調(diào)控。KEGG富集分析結(jié)果表明，這些基因主要參與植物激素信號、MAPK信號通路和泛素介導(dǎo)的蛋白水解通路。DMG的KEGG富集分析結(jié)果與DEG的KEGG富集分析結(jié)果大致一致。
圖3：干旱脅迫下四個時間點(diǎn)DNA甲基化水平變化。
（A） T8時間點(diǎn)不同序列背景下的DNA甲基化水平變化。x軸表示甲基化水平，y軸表示總甲基化胞嘧啶位點(diǎn)的分?jǐn)?shù)；
（B） 干旱不同時間點(diǎn)CG、CHG和CHH環(huán)境中mC相對比例；
（C） DNA甲基化的動態(tài)變化，包括基因組分和重復(fù)序列；
（D） 計(jì)算每個比較時間點(diǎn)的差異甲基化區(qū)域（DMR）及其相應(yīng)基因（DMG）數(shù)量；
（E） 對照組啟動子甲基化相關(guān)基因的Upset-Venn圖
（4）干旱脅迫下甲基化水平與基因表達(dá)的關(guān)系
圖4：甲基化組和轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析揭示干旱響應(yīng)基因的表達(dá)調(diào)控。
（A） 不同表達(dá)類別的基因組分區(qū)域（基因體及其上游和下游2kb區(qū)域）的甲基化水平：低至高表達(dá)水平對應(yīng)于FPKM的下/中/上四分位數(shù)，F(xiàn)PKM<1表示無表達(dá)（none）；
（B） 共有的835個基因進(jìn)行甲基化組-轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析；
（C） 所有DEG、高甲基化和低甲基化DGE基因表達(dá)水平箱線圖。中間的綠松石點(diǎn)圖表示基因數(shù)量和對應(yīng)的表達(dá)水平。***P.adj< 0.001（ANOVA，Tukey_HSD）；
（D，E）鑒定啟動子和基因體甲基化與835個基因表達(dá)的關(guān)聯(lián)。C1：高甲基化和低表達(dá)；C2：低甲基化和高表達(dá)；C3：高甲基化和高表達(dá)；C4：低甲基化和低表達(dá)。
（5）F. nilgerensis干旱響應(yīng)關(guān)鍵基因的表征
圖5：加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA）揭示了關(guān)鍵抗旱基因和抗旱模塊的qRT-PCR驗(yàn)證。
（A）F.nilgerrensis在干旱條件下的ABA信號調(diào)控模型。紅色上下箭頭分別表示基因的上調(diào)和下調(diào)，“Me”表示差異甲基化；PA/DPA：相酸和二氫相酸；
（B） 模塊-性狀相關(guān)性。列對應(yīng)由不同顏色指示的模塊，行對應(yīng)干旱生理特性，相交的細(xì)胞數(shù)表示相關(guān)性和P值；
（C） 高度相關(guān)的綠松石模塊的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。ABA信號的核心組分基因以“紅色”為特征，權(quán)重以節(jié)點(diǎn)大小為特征，反映了與其相關(guān)的基因數(shù)量；
（D） 通過實(shí)時定量PCR驗(yàn)證了干旱脅迫下響應(yīng)基因的表達(dá)水平。條形圖表示三個生物學(xué)重復(fù)的±SD
圖6：F.nilgerrensis的干旱響應(yīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。熱圖左側(cè)的綠色條表示發(fā)生差異甲基化。
RuBisco：核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase）
PPDK：丙酮酸,磷酸二激酶（Pyruvate, phosphate dikinase）
PEPcase：磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（Phosphoenolpyruvate carboxykinase）
LEA：成膜晚期豐富蛋白（Late embriogenesis abundant protein ）
FBPase：果糖-1,6-二磷酸酶（Fructose-1,6-bisphosphatase ）
POD：過氧化物酶（Peroxide Enzyme ）
ROBH：呼吸爆發(fā)氧化酶同源物（Respiratory burst oxidase homolog ）
GST：谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（Glutathione transferase ）
GPX：谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase ）
FER：鐵蛋白（Ferritin ）
TRX：硫氧還蛋白（Thioredoxin ）
PIP：水通道蛋白（Aquaporins ）
APX：抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate peroxidase ）
GR：谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase）
結(jié)論
F. nilgerrensis是提高栽培草莓抗旱性的重要野生來源。本研究通過對DNA甲基化、轉(zhuǎn)錄組和生理性狀的綜合分析，揭示了F.nilgerrensis的干旱響應(yīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。本研究結(jié)果表明，ABA依賴性和非依賴性信號通路在F.nilgerrensis的干旱響應(yīng)中發(fā)揮作用。此外，滲透調(diào)控能力和維持ROS再生與清除平衡能力對于預(yù)防代謝功能障礙至關(guān)重要，且在很大程度上決定了F.nilgerrensis的整體抗旱性。DNA甲基化和基因表達(dá)之間的相關(guān)性更為微妙，在啟動子和基因體中都顯示出正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，表明DNA甲基化和基因表達(dá)之間存在多種類型的關(guān)聯(lián)。綜上所述，本研究為全面探索植物抗旱機(jī)制提供了模型，為育種和作物管理提供了參考。
參考文獻(xiàn)：Cao Q, Huang L, Li J, Qu P, Tao P, Crabbe MJC, Zhang T, Qiao Q. Integrated transcriptome and methylome analyses reveal the molecular regulation of drought stress in wild strawberry (Fragaria nilgerrensis). BMC Plant Biol. 2022 Dec 28;22(1):613.
2022年10月28日，云南大學(xué)農(nóng)學(xué)院喬琴教授團(tuán)隊(duì)與云南中醫(yī)藥大學(xué)張?bào)w操團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在《BMC Plant Biol》雜志發(fā)表題為“Integrated transcriptome and methylome analyses reveal the molecular regulation of drought stress in wild strawberry (Fragaria nilgerrensis)”的研究論文，研究通過對黃毛草莓（F. nilgerrensis）干旱脅迫處理過程中四個不同時間點(diǎn)的基因表達(dá)譜、全基因組DNA甲基化圖譜和生理性狀的綜合分析，研究了F. nilgerrensis的干旱響應(yīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
標(biāo)題：Integrated transcriptome and methylome analyses reveal the molecular regulation of drought stress in wild strawberry (Fragaria nilgerrensis) 整合轉(zhuǎn)錄組和甲基化組分析揭示了野生草莓干旱脅迫的分子調(diào)控
時間：2022-10-28
期刊：BMC Plant Biology
影響因子：IF 5.26
技術(shù)平臺：WGBS、RNA-seq、qRT-PCR分析等
項(xiàng)目設(shè)計(jì)：
采集同一克隆的F. nilgerrensis野生草莓作為實(shí)驗(yàn)材料，在溫室中進(jìn)行干旱處理實(shí)驗(yàn)，分為對照組和處理組：（i）對照組：每2天澆水一次；（ii）干旱處理組：植物從0d到12d沒有澆水。在持續(xù)干旱脅迫處理期間的四個時間點(diǎn)收集F. nilgerrensis葉片：0d（T0，CK），4d（T4），8d（T8）和12d（T12）（圖1A）。在干旱脅迫下的每個時間點(diǎn)的上午9點(diǎn)~10點(diǎn)之間對葉片進(jìn)行取樣，立即在液氮中冷凍，-80℃保存。在4個時間點(diǎn)獲得的葉片用于DNA甲基化分析（WGBS）、轉(zhuǎn)錄組分析(RNA-seq)和qRT-PCR分析的材料，，實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個生物學(xué)重復(fù)。
結(jié)果圖形
（1）干旱脅迫下F. nilgerrensis的生理性狀
圖1：干旱脅迫實(shí)驗(yàn)材料（A） F.nilgerrensis對干旱響應(yīng)的形態(tài)變化；
（B） 在干旱處理的四個時間點(diǎn)檢測五種生理性狀。五個重復(fù)的顯著差異用不同字母表示（P<0.05，方差分析）
（2）干旱脅迫下差異表達(dá)基因（DEG）的變化
轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）分析結(jié)果表明，差異表達(dá)基因（DEG）數(shù)量隨著干旱脅迫的加劇而增加。與T0相比，在T8時間點(diǎn)檢測到的DEG最多（5308），其中顯著上調(diào)基因和下調(diào)基因數(shù)量分別為2225和3083（圖2A）。值得注意的是，在T12和T8之間的DEG數(shù)量最少（100個），表明T8和T12的基因表達(dá)模式相似。使用STEM程序搜索常見的時間表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)11個重要的配置文件，其中兩個寬圖譜在T8時表現(xiàn)出上調(diào)（1549個基因）或下調(diào)（1274個基因）（圖2B）。KEGG富集分析結(jié)果表明，上調(diào)基因在甘油磷脂代謝通路、MAPK信號和核糖體生物合成中富集，而下調(diào)基因在固碳作用和光合作用中富集（圖2B）。這些基因可能在F.nilgerensis的干旱脅迫響應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
T8與T0時間點(diǎn)的DEG進(jìn)行分析，GO富集分析結(jié)果表明，更多通路主要在抗旱性方面富集。上調(diào)基因主要在響應(yīng)水分剝奪、氧化應(yīng)激、脫落酸激活信號通路、UDP-葡糖基轉(zhuǎn)移酶活性、鈣調(diào)蛋白結(jié)合和活性跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性響應(yīng)中富集（圖2C）。下調(diào)基因主要在光合作用、細(xì)胞壁組織或生物發(fā)生、跨膜受體蛋白激酶活性和水通道活性中富集。在T8時間點(diǎn)參與DEG的主要富集通路大致描繪了F.nilgerrensis抗旱性的基因參與過程。
圖2：差異表達(dá)基因（DEG）檢測和功能注釋。
（A） 每個時間點(diǎn)上調(diào)和下調(diào)的DEG數(shù)量；
（B） 在干旱第8天（T8）獲得兩個顯著聚類。顯示了兩個簇的KEGG富集，每個通路中富集的單基因數(shù)量；
（C） T8和T0之間DEG的前10個GO富集分析
（3）干旱脅迫下F. nilgerensis的DNA甲基化圖譜變化
為研究干旱脅迫下DNA甲基化水平的調(diào)控機(jī)制，研究人員進(jìn)行了全基因組重亞硫酸鹽測序（WGBS）分析。共12個樣本生成了126Gb clean data，平均每個樣本10.5Gb，測序深度＞30×（基因組305.9Mb），唯一比對率為67.75%~73.13%。最低的Q20和Q30分別為96.78%和90.18%，亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化率在為99.499%~99.782%，表明DNA甲基化reads信息高度可靠。
在F.nilgerensis的三個序列環(huán)境中，CG、CHG和CHH中表現(xiàn)出的DNA甲基化水平分別為47.69%、30.87%和10.56%（圖3A）。此外， mCG、mCHG和mCHH在總mC位點(diǎn)中的百分比在不同時間點(diǎn)表現(xiàn)出動態(tài)變化，其中mCHH不僅占最高百分比，而且表現(xiàn)出最大變化（圖3B）。這與之前在桑椹和陸地棉中的研究結(jié)果一致，即CHH甲基化水平隨環(huán)境而動態(tài)變化，且CHH甲基化可能與干旱脅迫密切相關(guān)。在干旱脅迫期間，F(xiàn). nilgerensis基因組分和重復(fù)序列的DNA甲基化水平也顯示出CHH甲基化的顯著變化，尤其是在啟動子和重復(fù)序列中（圖3C）。
此外還分析每個時間點(diǎn)處理組和對照（T0）之間差異甲基化區(qū)域（DMR）數(shù)，分別在T4和T8檢測到大量低甲基化和高甲基化DMR（圖3D）。這些DMR主要發(fā)生在CHH環(huán)境中，其中約80%位于重復(fù)元件中。不同基因組區(qū)域中每個元件的甲基化水平表明，重復(fù)元件在所有三種情況和所有時間點(diǎn)顯示出最高的甲基化水平，其次是啟動子和內(nèi)含子（圖3C）。由于啟動子和基因體的甲基化對基因表達(dá)有不同的影響，將差異甲基化基因（DMG）分為啟動子DMG和基因體DMG。結(jié)果表明，在干旱脅迫的所有時間點(diǎn)，F(xiàn). nilgerrenis的啟動子DMG均高于基因體DMG（圖3D）。在啟動子DMG中，所有時間點(diǎn)有317個低甲基化共有基因和21個高甲基化共有基因（圖3E），表明這些基因的甲基化水平動態(tài)變化，可能直接或間接參與調(diào)控表達(dá)基因?qū)Ω珊得{迫的調(diào)控。KEGG富集分析結(jié)果表明，這些基因主要參與植物激素信號、MAPK信號通路和泛素介導(dǎo)的蛋白水解通路。DMG的KEGG富集分析結(jié)果與DEG的KEGG富集分析結(jié)果大致一致。
圖3：干旱脅迫下四個時間點(diǎn)DNA甲基化水平變化。（A） T8時間點(diǎn)不同序列背景下的DNA甲基化水平變化。x軸表示甲基化水平，y軸表示總甲基化胞嘧啶位點(diǎn)的分?jǐn)?shù)；
（B） 干旱不同時間點(diǎn)CG、CHG和CHH環(huán)境中mC相對比例；
（C） DNA甲基化的動態(tài)變化，包括基因組分和重復(fù)序列；
（D） 計(jì)算每個比較時間點(diǎn)的差異甲基化區(qū)域（DMR）及其相應(yīng)基因（DMG）數(shù)量；
（E） 對照組啟動子甲基化相關(guān)基因的Upset-Venn圖
（4）干旱脅迫下甲基化水平與基因表達(dá)的關(guān)系
圖4：甲基化組和轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析揭示干旱響應(yīng)基因的表達(dá)調(diào)控。（A） 不同表達(dá)類別的基因組分區(qū)域（基因體及其上游和下游2kb區(qū)域）的甲基化水平：低至高表達(dá)水平對應(yīng)于FPKM的下/中/上四分位數(shù)，F(xiàn)PKM<1表示無表達(dá)（none）；
（B） 共有的835個基因進(jìn)行甲基化組-轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析；
（C） 所有DEG、高甲基化和低甲基化DGE基因表達(dá)水平箱線圖。中間的綠松石點(diǎn)圖表示基因數(shù)量和對應(yīng)的表達(dá)水平。***P.adj< 0.001（ANOVA，Tukey_HSD）；
（D，E）鑒定啟動子和基因體甲基化與835個基因表達(dá)的關(guān)聯(lián)。C1：高甲基化和低表達(dá)；C2：低甲基化和高表達(dá)；C3：高甲基化和高表達(dá)；C4：低甲基化和低表達(dá)。
（5）F. nilgerensis干旱響應(yīng)關(guān)鍵基因的表征
圖5：加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA）揭示了關(guān)鍵抗旱基因和抗旱模塊的qRT-PCR驗(yàn)證。（A）F.nilgerrensis在干旱條件下的ABA信號調(diào)控模型。紅色上下箭頭分別表示基因的上調(diào)和下調(diào)，“Me”表示差異甲基化；PA/DPA：相酸和二氫相酸；
（B） 模塊-性狀相關(guān)性。列對應(yīng)由不同顏色指示的模塊，行對應(yīng)干旱生理特性，相交的細(xì)胞數(shù)表示相關(guān)性和P值；
（C） 高度相關(guān)的綠松石模塊的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。ABA信號的核心組分基因以“紅色”為特征，權(quán)重以節(jié)點(diǎn)大小為特征，反映了與其相關(guān)的基因數(shù)量；
（D） 通過實(shí)時定量PCR驗(yàn)證了干旱脅迫下響應(yīng)基因的表達(dá)水平。條形圖表示三個生物學(xué)重復(fù)的±SD
圖6：F.nilgerrensis的干旱響應(yīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。熱圖左側(cè)的綠色條表示發(fā)生差異甲基化。RuBisco：核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase）
PPDK：丙酮酸,磷酸二激酶（Pyruvate, phosphate dikinase）
PEPcase：磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（Phosphoenolpyruvate carboxykinase）
LEA：成膜晚期豐富蛋白（Late embriogenesis abundant protein ）
FBPase：果糖-1,6-二磷酸酶（Fructose-1,6-bisphosphatase ）
POD：過氧化物酶（Peroxide Enzyme ）
ROBH：呼吸爆發(fā)氧化酶同源物（Respiratory burst oxidase homolog ）
GST：谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（Glutathione transferase ）
GPX：谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase ）
FER：鐵蛋白（Ferritin ）
TRX：硫氧還蛋白（Thioredoxin ）
PIP：水通道蛋白（Aquaporins ）
APX：抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate peroxidase ）
GR：谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase）
結(jié)論
F. nilgerrensis是提高栽培草莓抗旱性的重要野生來源。本研究通過對DNA甲基化、轉(zhuǎn)錄組和生理性狀的綜合分析，揭示了F.nilgerrensis的干旱響應(yīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。本研究結(jié)果表明，ABA依賴性和非依賴性信號通路在F.nilgerrensis的干旱響應(yīng)中發(fā)揮作用。此外，滲透調(diào)控能力和維持ROS再生與清除平衡能力對于預(yù)防代謝功能障礙至關(guān)重要，且在很大程度上決定了F.nilgerrensis的整體抗旱性。DNA甲基化和基因表達(dá)之間的相關(guān)性更為微妙，在啟動子和基因體中都顯示出正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，表明DNA甲基化和基因表達(dá)之間存在多種類型的關(guān)聯(lián)。綜上所述，本研究為全面探索植物抗旱機(jī)制提供了模型，為育種和作物管理提供了參考。
參考文獻(xiàn)：Cao Q, Huang L, Li J, Qu P, Tao P, Crabbe MJC, Zhang T, Qiao Q. Integrated transcriptome and methylome analyses reveal the molecular regulation of drought stress in wild strawberry (Fragaria nilgerrensis). BMC Plant Biol. 2022 Dec 28;22(1):613.
- 文獻(xiàn)解讀：表觀基因組-微生物組軸揭示腸道菌群的宿主調(diào)控
- RNA-BS揭示動物不同發(fā)育階段的mRNA m5C甲基化圖譜和調(diào)控機(jī)制
- 單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析揭示與胰腺癌預(yù)后不良相關(guān)的中間態(tài)癌細(xì)胞群
- 空間轉(zhuǎn)錄組系列十月高分文獻(xiàn)速遞
- 卵巢發(fā)育和衰老的m6A 甲基化揭示RNA穩(wěn)定性和染色質(zhì)狀態(tài)調(diào)控
- SSR分子標(biāo)記檢測服務(wù)的核心優(yōu)勢及應(yīng)用
- 恒河猴大腦高分辨率解剖區(qū)域的轉(zhuǎn)錄組和開放染色質(zhì)圖譜
- 一分鐘讀懂單核苷酸多態(tài)性SNP
Copyright(C) 1998-2024 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com