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高溫脅迫下DNA甲基化調控棉花育性的潛在機制被解析

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  近日,中國農業科學院棉花研究所棉花高產育種創新團隊發布了棉花花藥的單堿基分辨率甲基化圖譜,并初步探究了高溫脅迫下DNA甲基化調控棉花育性的潛在機制。該研究對進一步揭示高溫脅迫導致棉花花藥不育的表觀調控機制以及創制耐高溫棉花恢復系具有重要意義。相關研究成果在線發表在《實驗植物學雜志(Journal of Experimental Botany)》上。

  據團隊首席邢朝柱研究員介紹,棉花是重要的經濟作物,利用雜種優勢可以大幅度提高棉花產量、改進纖維品質及增強抗逆性。哈克尼西棉細胞質雄性不育(CMS-D2)“三系”配套制種不僅可以省去人工去雄,而且大面積制種時省工省時、操作簡便,同時可有效提高雜交制種純度。然而,棉花CMS-D2恢復系育性恢復能力易受高溫脅迫影響,從而限制了棉花“三系”雜交種的大面積推廣應用。

  該研究利用全基因組甲基化測序技術,繪制了棉花花藥的單堿基分辨率甲基化圖譜,并全面分析了棉花花藥發育過程中響應高溫脅迫的DNA甲基化變異與基因表達變化之間的潛在聯系。研究發現,高溫誘導的DNA去甲基化可通過上調線粒體呼吸鏈中相關基因的表達來維持三磷酸腺苷合成和活性氧產生的動態平衡,從而保證高溫脅迫下棉花花藥的正常發育。該研究結果為深入揭示棉花細胞質雄性不育以及育性恢復的分子機理奠定了基礎,同時對生產上利用表觀遺傳工程技術選育耐高溫恢復系和“三系”雜交種具有重要的實踐意義。

  該研究得到國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金面上項目資助。(通訊員  梁冰)

  原文鏈接:https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erz470/5602668?searchresult="1

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