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　　竹類植物作為一種特殊的禾草，其筍期的快速生長(zhǎng)這一特殊性狀備受關(guān)注，但以往的研究主要集中在細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄組、代謝組、蛋白質(zhì)組、小RNA以及新基因等方面。DNA甲基化作為一種重要的表觀遺傳修飾，主要參與轉(zhuǎn)座子沉默和基因的表達(dá)調(diào)控，在植物生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。然而，目前尚不清楚DNA甲基化是否影響竹筍的快速生長(zhǎng)。 

　　中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所李德銖與郭振華攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，依托國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)”，以熱帶木本竹類分支代表竹種蕓香竹（Bonia amplexicaulis）為研究對(duì)象，在前期基因組測(cè)序研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了DNA甲基化在竹筍快速生長(zhǎng)過(guò)程中潛在功能的研究。通過(guò)野外觀察和對(duì)組織樣品的解剖學(xué)研究，將筍期生長(zhǎng)分為5個(gè)階段（ST1至ST5）。ST1為生長(zhǎng)潛伏期，ST2-ST4為莖稈快速生長(zhǎng)的三個(gè)階段，即快速生長(zhǎng)的早期、中期和后期，ST5為生長(zhǎng)平臺(tái)期。據(jù)此對(duì)蕓香竹進(jìn)行了全基因組DNA甲基化測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，獲得了其筍期各發(fā)育時(shí)期的全基因組DNA甲基化譜與基因表達(dá)譜。研究發(fā)現(xiàn)：（1）蕓香竹莖稈快速生長(zhǎng)期（ST2-ST4）的CG和CHG甲基化水平顯著低于潛伏期（ST1）和平臺(tái)期（ST5），這可能是DNA去甲基化酶ROS1和DML3高表達(dá)造成的；（2）DNA甲基化水平的變化主要發(fā)生在基因體區(qū)域和基因上下游區(qū)域，在ST1和莖稈快速生長(zhǎng)階段（ST2-ST4）之間鑒定出23647個(gè)差異甲基化區(qū)域（DMRs）。這些DMRs中主要是CG和CHG類型，主要位于基因間區(qū)和外顯子區(qū)；（3）結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，DMR相關(guān)基因富集于生長(zhǎng)素和JA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等與植物生長(zhǎng)密切相關(guān)的通路；（4）CHH甲基化與莖稈的快速生長(zhǎng)無(wú)關(guān)，而是通過(guò)在TE區(qū)域逐漸積累與莖稈的發(fā)育時(shí)間密切相關(guān)，這種CHH甲基化的逐漸積累與RNA介導(dǎo)的DNA甲基化途徑相關(guān)基因高表達(dá)相關(guān)，并鑒定到大約100000個(gè)隨著發(fā)育時(shí)間甲基化水平逐漸增加的TEs。該研究揭示了DNA甲基化在調(diào)節(jié)竹筍快速生長(zhǎng)中的重要性，并表明DNA甲基化與木本竹的發(fā)育時(shí)間或年齡有關(guān)，為解析竹類植物筍期快速生長(zhǎng)的生物學(xué)機(jī)制提供了新的視角。 

　　研究成果以Single-base methylome analysis reveals dynamic changes of genome-wide DNA methylation associated with rapid stem growth of woody bamboos為題近日在國(guó)際植物學(xué)領(lǐng)域期刊Planta在線發(fā)表。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所牛亮仲博士研究生為論文第一作者，李德銖研究員和郭振華研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院B類先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB31000000）、云南省科技領(lǐng)軍人才計(jì)劃（2017HA014）、國(guó)家自然科學(xué)基金（31970355）和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（Y201972）項(xiàng)目的支持。 

　　文章鏈接 

圖 1 蕓香竹筍期生長(zhǎng)不同階段解剖觀察及取樣策略。 a 蕓香竹的節(jié)間生長(zhǎng)曲線。b第6節(jié)間的采樣策略。c ST1-ST5組織的橫切面和縱切面。 

圖 2 蕓香竹基因組DNA甲基化圖譜。 a 蕓香竹基因組中長(zhǎng)度前12的scaffolds的CG、CHG和CHH甲基化譜及TE和基因的密度。從外環(huán)到內(nèi)環(huán)表示不同發(fā)育階段（ST1-ST5）。b ST1-ST5的CG、CHG和CHH序列的平均甲基化水平。c ST1-ST5的CG、CHG 和 CHH序列的相對(duì)比例。