DNA甲基化介导的植物逆境应答和胁迫记忆-论文.pdf

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1、植物生理学报PlantPhysiologyJournal2014，50(6)：725-734doi：10．13592~．cnki．PPJ．2013．0516725DNA甲基化介导的植物逆境应答和胁迫记忆李青芝，李成伟，杨同文周口师范学院，植物遗传与分子育种重点实验室，河南周口466001摘要：DNA~F基化是表观遗传修饰的重要形式，它不仅对植物生长发育具有重要的调控作用，而且参与了植物对各种逆境胁迫的应答过程。逆境通过改变植物DNA基化水平和模式对胁迫应答基因网络进行调控，从而增强当代或后代对逆境的适应性。

2、本文主要对DNA基化介导的生物和非生物逆境应答及植物胁迫记忆的最新研究进展进行综述，同时对该领域研究中存在的问题和未来研究的方向进行讨论与展望。关键词：植物；DNA~F基化；逆境应答；胁迫记忆；表观遗传调控StressResponseandMemoryMediatedbyDNAMethylationinPlantsLIQing—Zhi，LICheng—Wei，YANGTongWenKeyLaboratoryofPlantGeneticsandMolecularBreeding,ZhoukouNormalUn

3、iversity,Zhoukou，Henan466001，ChinaAbstract：DNAmethylationisanimportmentmodeofepigeneticmodificationinplants．Itplaysvitalrolesintheregulatinggrowthanddevelopmentinplants，andinvolvesinplantresponsetoavarietyofstresses．Envi-ronmentalstimuliadjustthegenenetwor

4、ksassociatedwithstressresponsebychangingthelevelandpattemofDNAmethylation，therebyenhancingtheadaptivitytovariousstressesinpresentorfuturegenerations．Accord—ingtothelatestreports，therecentadvancesinplantresponseandmemorytobioticandabioticstressmediatedbyDNA

5、methylationwerereviewed，andpresentexistingproblemsandfuturedirectionsinthefieldwerealsodiscussed．Keywords：plant；DNAmethylation；stressresponse；stressmemory；epigeneticregulationDNA胞嘧啶甲基化是表观遗传修饰的重要形化在植物逆境应答和胁迫记忆机制的深入理解，式，它具有物种、组织、器官、发育阶段特异性为在表观遗传修饰层面上进行作物抗逆遗传

6、改良(Vanyushin和Ashapkin2011)。DNA甲基化不仅参提供新思路。本文主要对生物及非生物胁迫下与植物个体发育和系统发育的调控，它还是基因DNA甲基化的动态变化，DNA甲基化介导的胁迫组防御、亲本印迹、副突变、转基因沉默等表观记忆等领域的最新研究进行系统综述，同时对该遗传现象的主要机制(Chinnusamy#I~Zhu2009；领域研究中存在的问题和未来研究的方向进行讨Mirouze~IJPaszkowski2011)。另外DNA甲基化还论与展望。与核小体定位(Chodavarapu等201

7、0)，组蛋白修饰1DNA甲基化及其调控(Bernatavichute等2008)，非编码RNA途径(AngersDNA甲基化是在DNA甲基转移酶(DNA等2010)相互影响。最近的研究指出生物与非生物methyltransferase，DNMT)催化下，将腺苷甲硫氨胁迫也影响着植物DNA甲基化的动态变化，甲基酸(S-adenosy1．Lmethionine，SAM)的甲基转移给化水平和模式的改变调控着逆境应答基因的表达，DNA胞嘧啶，形成5．甲基胞嘧啶(5一C)的过程。与进而提高当代植物对胁迫的抗性(Chi

8、nnusamy~哺乳动物相比，植物基因组中5-mc比例相对较高，Zhu2009)。研究还发现逆境胁迫诱导甲基化状态根据不同物种其范围在6％～25％之f~(Steward等的改变可以通过有丝分裂和减数分裂而遗传给后2ooo)。植物基因组的甲基化常发生在CpG、代，使植物能够“记住”祖先曾经经历的胁迫环境CpNpG~IJCpNpN(N表示A、C或T)三类位点上。从而提高其适应环境的能力，即胁迫记忆(Mirouze收稿