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DNA甲基化:提高作物抗病性

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来源:
植物科学最前沿公众号
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https://mp.weixin.qq.com/s/wl4LPXd6Yz4uW_YZR93-PQ
类型:
前沿资讯
语种:
中文
原文发布日期:
2019-10-12
摘要:
粮食安全、气候变化和人口增长已成为重大的全球性问题,各种植物病害造成重大的产量损失。传统的病害管理策略包括施用杀菌剂、轮作等方法,但不足以控制病害损失。传统策略和植物分子育种方法相结合提供了更为可行的方法。并且表观遗传变化也被证明在诱导表型多样性方面具有重要作用,包括通过控制防御基因的表达水平来产生植物抗性反应。近日,Trends in Plant Science在线发表了西澳大利亚大学生物科学学院题为“DNA Methylation: Toward Crop Disease Resistance Improvement”的综述性论文,讨论了植物抗性与植物甲基化的关系,植物通过DNA甲基化和去甲基化对转录组重编程和基因组稳定性进行精确和有针对性的调控以最大限度地提高植物应对动态环境的能力。植物对病原体有不同的防御机制,植物抵抗病原体的能力依赖于防御基因的调控。核苷结合位点富亮氨酸重复序列(NLR)蛋白是已知的有重要影响的植物抗病蛋白,植物抗病性基因的表达模式和进化是影响植物应激反应的关键因素。在病原体攻击过程中,通过RdDM和ROS1的低甲基化作用可以调控防御基因的表达,如NLR,并改变转座子的活性。转座子活性的改变也会影响防御基因的表达,RdDM途径也可调控ROS1的表达。在植物中,DNA甲基化在病原体影响下是高度动态变化的,可以显著影响抗性反应。植物在逆境条件下的生存依赖于转录组对的重新编程,而DNA甲基化已被证明在不同生长阶段和逆境条件下的转录组化中起着至关重要的作用。全基因组的甲基化水平受环境因素的影响,可以改变基因组的稳定性,诱导突变和重排过程,从而产生稳定的遗传和表型多样性。DNA甲基化是一种植物适应机制,涉及植物发育、逆境适应和基因组进化等多种植物生物学过程,植物利用DNA甲基化来指导长期的生物过程(如基因组进化)和短期的过程(如应对环境压力)。DNA甲基化会受环境因素的驱动和影响,植物在受到外界的压力的情况下可通过甲基化修饰来调节应激反应基因的表达水平,作为一种快速的应激适应性反应。DNA甲基化作为表观遗传标记提供了一种新的变异来源,其可以增强抗病性的潜力为科学家和育种者提高作物抗性和减少产量损失方面带来了新的研究方向。
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