茶樹不同外植體再分化潛力差異的表觀遺傳機制研究

《茶樹不同外植體再分化潛力差異的表觀遺傳機制研究》是依託浙江大學，由陸建良擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：茶樹不同外植體再分化潛力差異的表觀遺傳機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：陸建良
• 項目類別：面上項目

項目摘要

轉基因技術是茶樹基因功能鑑定、種質改良的重要手段，離體組織再分化困難是茶樹轉基因的主要技術瓶頸。但茶樹離體組織再分化困難的內在分子機制目前仍不明確。本項目採用表觀遺傳學分析手段，比較不同再分化潛力茶樹外植體及其脫分化和再分化衍生材料的基因組DNA甲基化、組蛋白修飾、sRNA組成及基因表達等表觀遺傳因子差異，分析DNA甲基化和組蛋白修飾抑制劑處理對外植體再分化潛力及表觀遺傳因子的影響，明確茶樹外植體在脫分化和再分化過程中表觀遺傳因子的變化規律，探明不同外植體再分化潛力與DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳因子之間的關聯關係。為闡明茶樹外植體脫分化和再分化分子調控機制創造條件，同時也可為建立和完善高效茶樹再生和轉化體系提供重要理論依據。

結題摘要

離體組織再分化困難是影響茶樹轉基因效率的關鍵瓶頸因素之一，本項目研究了不同茶樹外植體脫分化再分化過程中的DNA甲基化、組蛋白修飾和基因表達模式變化，以期探明不同外植體再分化能力差異的分子機制，結果顯示，茶樹莖段和葉片脫分化形成愈傷時DNA甲基化程度均下降，但降幅及半/全甲基化比例變化差異明顯，再分化成根後甲基化程度差異小；在MSAP差異序列中的胞嘧啶普遍存在甲基化修飾，且多數甲基化狀態在組培過程保持不變，而可變甲基化占比較高的AAC/TTC2-3等特異位點可能參與茶樹脫分化和再分化調節。莖段與葉片H3修飾水平差異明顯，但不同外植體愈傷分化的根中H3修飾差異較小；H3K79me2、H3K36me2、H3K14ac和H3K56ac等修飾與DNA甲基化水平顯著相關；miR156a等sRNA在脫分化和再分化過程中表達強度差異顯著，進而影響SBP1等靶基因活性。激素回響和信號轉導、核糖體、光合作用、次生代謝以及甾醇類和蠟質合成等相關代謝途徑基因的差異表達是外植體脫分化和再分化的直接影響因素；愈傷形成與葉綠體退化以及乙烯和細胞分裂素/生長素代謝誘發的細胞增殖密切相關，根的分化則與離子轉運、極性生長、質體重建等有關；而芽分化與miR156a(-5p)、miR166a(-3p)、miR167d、miR393c-3p和miR396e-3p低表達及其相應靶基因高表達有關。在含4mg/L 6-BA+0.1mg/L IBA+0.5mg/L GA3的MS培養基中可將愈傷轉化成體胚，並在含2mg/L 6-BA+0.1mg/L IBA的MS培養基中再生出芽，而去乙醯化抑制劑TSA處理也可提高愈傷直接出芽頻率。可見，原始外植體DNA甲基化水平和位點特異性、組蛋白H3K79me2等位點修飾狀態、以及激素回響等功能基因和miR156a等sRNA表達模式與不同組織脫分化和再分化能力差異有密切聯繫。相關研究為全面了解茶樹脫分化和再分化過程中表觀遺傳核心調控機制奠定了基礎，也為茶樹再生體系進一步完善創造了條件。