糧食安全關(guān)乎國(guó)家穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)民生，是保障國(guó)家長(zhǎng)治久安的戰(zhàn)略基石。隨著全球人口的增長(zhǎng)，提高玉米產(chǎn)量已經(jīng)成為現(xiàn)在農(nóng)業(yè)亟待解決的重要課題。籽粒作為玉米主要的營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存器官，其發(fā)育受到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的多重調(diào)控。甲基化修飾通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)和基因組穩(wěn)定性，在玉米籽粒發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用，影響細(xì)胞分裂、分化及養(yǎng)分積累等重要生物學(xué)過(guò)程。

近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張憲省/趙翔宇團(tuán)隊(duì)在The Plant Journal在線發(fā)表題為“Role of Methyltransferase 1-Dependent DNA Methylation in Affecting Maize Kernel Development”的研究論文。研究者前期在EMS玉米突變體庫(kù)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)籽粒突變體smk313，粒重相較于野生型明顯下降，早期籽粒的胚和胚乳發(fā)育異常，但是能夠進(jìn)行正常的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)。籽粒顯微結(jié)構(gòu)顯示，smk313突變體籽粒中的胚乳細(xì)胞減小，BETL和EAS細(xì)胞發(fā)育異常。全基因組甲基化測(cè)序顯示，突變體CG DNA甲基化低于野生型，且存在較多的低DMRs。結(jié)合ATAC-seq和RNA-seq數(shù)據(jù)集，CG甲基化的下降會(huì)引起染色質(zhì)可及性改變進(jìn)而影響籽粒發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)。以上結(jié)果表明，ZmMET1在維持籽粒發(fā)育相關(guān)基因的CG甲基化的過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

圖1. smk313籽粒表型鑒定

圖2. smk313全基因組甲基化分析

圖3. ATAC-seq和RNA-seq聯(lián)合分析

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院已畢業(yè)碩士研究生李曉松、童煦清，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)已畢業(yè)研究生王彬?yàn)樵撜撐牡墓餐谝蛔髡撸簧茖W(xué)學(xué)院趙翔宇教授、周超副教授為該論文的共同通訊作者，張憲省教授、張志明教授對(duì)論文研究給予了大力指導(dǎo)與幫助。研究受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目及泰山學(xué)者人才工程項(xiàng)目資助。論文鏈接為https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.17250。

編      輯：萬(wàn)    千 

審      核：賈    波