6mA DNA甲基化动态在Agave angustifolia Haw.叶绿体发育过程中的变化

《Planta》：6mA DNA methylation dynamics during chloroplast development in Agave angustifolia Haw.

　　

摘要

主要结论

在Agave angustifolia Haw.的叶绿体成熟过程中，N6-甲基腺嘌呤（6mA）DNA会积累，并且其含量与METTL4蛋白的丰度呈正相关，这表明6mA可能是与叶绿体生物发生相关的表观遗传标记。

摘要

叶绿体的发育需要核基因组和细胞器基因组的精确协调，然而调控这一过程的表观遗传机制仍知之甚少。在这里，我们首次描述了在Agave angustifolia Haw.叶绿体生物发生过程中N6-甲基腺嘌呤（6mA）这种动态DNA修饰的现象。通过使用自然存在的体细胞克隆变异体——一种具有停滞前质体发育的白化表型和一种具有成熟叶绿体的绿色表型——我们发现，具有成熟叶绿体的组织中的6mA水平显著高于具有未成熟前质体的组织。免疫荧光分析显示，尽管两种表型之间的核内6mA分布相似，但绿色表型中的细胞质6mA信号区域大约是前者的23倍，这一模式最符合叶绿体成熟过程中6mA在叶绿体核仁中的积累。通过对Agave angustifolia转录组的生物信息学分析，我们发现了两个与拟南芥6mA去甲基酶ALKBH1A同源的基因和三个与ALKBH1D同源的基因，以及六个潜在的METTL4甲基转移酶。这些发现将6mA确定为叶绿体发育过程中的一个动态表观遗传标记，并且与METTL4在Agave angustifolia中作为6mA甲基转移酶的功能假设一致，这与最近在拟南芥中的研究结果相符。我们的工作首次提供了将6mA动态变化与植物细胞器生物发生联系起来的证据，为未来关于光合能力表观遗传调控的机制研究开辟了新的途径。

主要结论

在Agave angustifolia Haw.的叶绿体成熟过程中，N6-甲基腺嘌呤（6mA）DNA会积累，并且其含量与METTL4蛋白的丰度呈正相关，这表明6mA可能是与叶绿体生物发生相关的表观遗传标记。

摘要

叶绿体的发育需要核基因组和细胞器基因组的精确协调，然而调控这一过程的表观遗传机制仍知之甚少。在这里，我们首次描述了在Agave angustifolia Haw.叶绿体生物发生过程中N6-甲基腺嘌呤（6mA）这种动态DNA修饰的现象。通过使用自然存在的体细胞克隆变异体——一种具有停滞前质体发育的白化表型和一种具有成熟叶绿体的绿色表型——我们发现，具有成熟叶绿体的组织中的6mA水平显著高于具有未成熟前质体的组织。免疫荧光分析显示，尽管两种表型之间的核内6mA分布相似，但绿色表型中的细胞质6mA信号区域大约是前者的23倍，这一模式最符合叶绿体成熟过程中6mA在叶绿体核仁中的积累。通过对Agave angustifolia转录组的生物信息学分析，我们发现了两个与拟南芥6mA去甲基酶ALKBH1A同源的基因和三个与ALKBH1D同源的基因，以及六个潜在的METTL4甲基转移酶。这些发现将6mA确定为叶绿体发育过程中的一个动态表观遗传标记，并且与METTL4在Agave angustifolia中作为6mA甲基转移酶的功能假设一致，这与最近在拟南芥中的研究结果相符。我们的工作首次提供了将6mA动态变化与植物细胞器生物发生联系起来的证据，为未来关于光合能力表观遗传调控的机制研究开辟了新的途径。