挪威云杉（Picea abies (L.) Karst.）中DNA甲基化和基因表达对光照处理的响应

《BMC Genomics》：Response of DNA methylation and gene expression to light treatments in Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.]

　　

摘要

DNA甲基化对许多发育过程至关重要。然而，其在植物适应光照条件中的作用仍不明确。在这项研究中，我们考察了挪威云杉（Picea abies (L.) Karst.）在不同光照条件下的DNA甲基组，这些光照条件包括不同的光强度（10 μmolm^?2s^?1 和 80 μmolm^?2s^?1）以及光照质量（有无远红光）。研究结果表明，光强度和光照质量都会影响幼苗的生长，其中光强度起主要作用。光强度和光照质量均引起了整个基因组的甲基化变化，这些变化在不同的胞嘧啶序列背景（CG/CHG 对比 CHH）中存在差异。光照质量和强度的变化导致了相似数量的不同甲基化区域（DMRs），但光强度对基因表达变化的影响更为显著。在全基因组水平上，DNA甲基化变化与基因表达变化之间没有一致的相关性。然而，部分基因（尤其是参与光合作用和昼夜节律的基因）表现出协调的甲基化和表达变化，这表明存在特定序列背景下的调控关联。研究结果表明，DNA甲基化可能直接调控光合作用和光周期相关基因，并触发表观遗传记忆，进而影响挪威云杉幼苗对光照条件的响应。总之，我们的研究为针叶树在不同光照条件下的DNA甲基化和基因表达提供了全景图，为未来探讨植物中的光定向基因调控奠定了基础。