多組學關聯分析揭示表觀等位基因在擬南芥環境適應性進化中的作用及機制

梅志超，位竹君，于佳慧，冀鳳丹，解莉楠

研究報告

多組學關聯分析揭示表觀等位基因在擬南芥環境適應性進化中的作用及機制

梅志超，位竹君，于佳慧，冀鳳丹，解莉楠

東北林業大學生命科學學院，哈爾濱 150040

表觀等位基因一般是指僅由DNA甲基化差異引起的表達量不同的等位基因，對植物形態結構和各種生理過程具有重要影響。但自然條件下環境因素對植物表觀等位基因的影響還不清楚，同時表觀等位基因在植物環境適應性進化中的作用和機制還亟待探究。為了在全基組水平鑒定擬南芥()中與特定環境因素相關的表觀等位基因，并分析它們參與擬南芥環境適應性進化的可能機制，本研究利用623株擬南芥生態型的轉錄組、甲基化組和種源地氣候數據進行多組學關聯分析，并同時進行了蛋白互作網絡和基因富集分析。以春季和夏季降水量為例，本研究最終鑒定到5個基因(、、、和)可能具有相應的表觀等位基因，基因內部或附近特定區域不同甲基化水平對它們的表達可能具有調控作用。其中與種子發育有關的印記基因首次被發現可能作為表觀等位基因參與擬南芥環境適應性進化，其他4個基因均與生物脅迫響應有關。自然條件下降水量能影響當地病蟲害的嚴重程度，而DNA甲基化能通過影響這4個免疫基因的表達來影響擬南芥免疫能力。在長期演化過程中有利于個體適應當地降水模式的表觀等位基因受到正向選擇，這可能是這些表觀等位基因參與擬南芥降水適應性進化的潛在機制。……