DNA去甲基化对一年生植物物种对氮素供应的塑性反应和跨代响应表达的影响

《Evolutionary Ecology》：Effects of DNA-demethylation on the expression of plastic and transgenerational responses to nitrogen availability in annual plant species

跨代表观遗传调控机制研究：揭示氮限制下植物表型可塑性的甲基化介导作用及其物种特异性

　　

摘要

父母环境可以影响后代的表型。这种父母环境的影响可能通过表观遗传修饰（如DNA甲基化）传递给后代。在一系列一年生植物物种中，先前的研究表明，父母世代暴露于不同的氮供应条件下会影响到后代的性状表达。在本研究中，我们探讨了这些引发的跨代反应是否与遗传的DNA甲基化有关。我们将六种一年生植物的父母世代分别置于氮限制（N-限制）或营养供应平衡（平衡）的环境中。其后代在发芽期间被暴露于逐渐增加的脱甲基剂zebularine中，以改变DNA甲基化的遗传方式，或者接受对照处理。这两种类型的后代随后分别在氮限制和营养供应平衡的条件下进行培养。当在无zebularine的环境中发芽并在氮限制条件下生长时，氮限制父母的后代表现出更长、更细的根以及更大的叶片，与营养供应平衡的父母的后代相比。这种在氮限制条件下具有优势的跨代效应可以通过脱甲基作用被消除；也就是说，在Epilobium ciliatum中，氮缺乏父母的脱甲基后代产生的根长度与营养供应平衡的父母的后代相似；在Lolium temulentum中，氮缺乏父母的脱甲基后代产生的叶片大小也与营养供应平衡的父母的后代相似。这些结果表明，某些一年生植物对氮限制的跨代可塑性（TGP）可能是适应性的，并支持适应性状的遗传可以通过DNA甲基化来介导。然而，对于其他一年生植物，我们的结果表明它们对营养处理的反应是非适应性的，并且TGP的介导过程不涉及DNA甲基化。