華中農(nóng)業(yè)大學棉花研究團隊闡明了DNA甲基化對于高溫脅迫下花粉活性和花藥開裂具有不同的調(diào)控作用，有關研究論文在線發(fā)表于《植物細胞》上。

　　課題組前期鑒定了兩個在高溫下存在表型差異的材料：“84021”（耐高溫）和“H05”（敏高溫），轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)敏高溫材料“H05”在高溫下的差異表達基因數(shù)目遠遠超過耐高溫材料“84021”。同時液相色譜測定結(jié)果顯示兩者內(nèi)源的DNA甲基化整體水平在高溫脅迫下存在顯著差異，DNA甲基化整體水平的波動可能影響糖信號、活性氧和生長素之間的平衡導致雄性敗育。進一步分析發(fā)現(xiàn)高溫脅迫上調(diào)敏高溫材料“H05”中I型酪蛋白激酶在花藥絨氈層和小孢子中的表達，影響花藥中糖與激素信號之間的平衡，導致敗育。但DNA甲基化參與植物雄性生殖器官高溫響應的機制仍不清楚。

　　為建立高溫脅迫導致DNA甲基化變化調(diào)控花藥育性之間的關系，研究人員繼續(xù)采用“84021”和“H05”，分別在常溫和高溫條件下，構建了四分體時期，絨氈層降解時期和花藥開裂期三個重要花藥發(fā)育時期的DNA甲基化差異圖譜。闡明在高溫脅迫下，“H05”呈現(xiàn)出相對較低的DNA甲基化水平，而“84021”則一直維持在較高的水平。“H05”中較低的24nt小RNA數(shù)量暗示著小RNA介導的DNA甲基化建立途徑（RdDM）受到影響。通過外施DNA甲基化抑制劑，發(fā)現(xiàn)“H05”在常溫下出現(xiàn)了類似高溫脅迫下花粉不育的表型，但與此同時花藥壁卻正常開裂。進一步的RNA測序結(jié)果顯示，糖和活性氧代謝途徑明顯受到DNA甲基化的調(diào)控，而生長素路徑在抑制劑的處理下卻沒有出現(xiàn)明顯的變化。另一方面課題組通過smallRNA及降解組測序發(fā)現(xiàn)高溫脅迫是通過影響生長素相關micRNAs的轉(zhuǎn)錄進而調(diào)控花藥開裂。

　　本研究*繪制了高溫與常溫下棉花花藥中的DNA甲基化圖譜，并*發(fā)現(xiàn)高溫脅迫下導致的花粉不育和花藥壁不開裂表型受不同的路徑調(diào)控，這對進一步研究高溫導致雄性不育的機理，創(chuàng)制耐高溫種質(zhì)具有重要意義。

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