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【新华社】南京农业大学解析植物卵菌的DNA甲基化调控机制

2018-11-07来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:党委宣传部

      DNA序列曾被视作破解生物遗传密码的一把钥匙,伴随现代生物学研究的不断深入,科学家们逐渐认识到,通关密码不仅仅“藏”在DNA序列连接起的轨道上,同时还“镶嵌”在DNA修饰的“信号塔”上,犹如一个个高效而又精密的交通信号灯,指挥着生物有序运转。近日,卵菌DNA“信号灯”被南京农业大学作物疫病团队识破,团队首次解析了卵菌基因组DNA甲基化修饰的形成机制,并绘制了全基因组DNA的甲基化图谱,论文成果发表在国际权威学术期刊《基因组生物学》Genome Biology(5年影响因子16.5)。


      论文通讯作者、南京农业大学植物保护学院董莎萌教授表示,原先对DNA的认识是相对平面化的,主要围绕核酸序列排布及其突变点等方面展开,犹如道路工人,关注的只是DNA“轨道”和“轨道”的“分岔路口”,到了后基因组时代,科学家们发现原来DNA上还存在着很多的标记,就像是轨道上竖立起的各种信号灯,告诉生物何时踩油门、何时踩刹车!这就是所谓的DNA修饰,我们的最新研究正是围绕卵菌一种核酸修饰分布以及调控机制展开。

植物卵菌基因组中编码DNA甲基化酶

      卵菌包含有上百种威胁粮食安全和人类健康的致病菌,是一类有别于动植物和绝大部分微生物的独特真核生物,论文第一作者、南京农业大学植物保护学院博士生陈汉说,这类病菌致病力强且变异快,常在较短时间克服农作物的品种抗性,环境适宜情况下极易爆发成灾,此次研究以重要农作物病原菌马铃薯晚疫病菌和大豆疫病菌为对象,系统性地开展了两种疫病菌基因组DNA上修饰的研究,并最终发现“信号灯”与卵菌的变异密切相关。


      研究表明,6mA(腺嘌呤碱基A的甲基修饰)在疫霉菌中普遍存在,6mA的修饰酶则在卵菌中出现基因扩张,6mA修饰位点则往往与低表达基因共定位,并在转座子和基因组变异较快的区域富集,此外,部分转座子以及致病相关基因在6mA修饰酶的敲除突变体中更加活跃,这提示6mA修饰在植物卵菌的致病变异中具有潜在的重要功能。


      董莎萌表示,此次对于卵菌DNA精密“信号灯”的识别与破解,意味着未来可以通过紊乱信号灯的方法,“直击”卵菌进攻的“指挥系统”,破坏其作战效能。这将为其他农作物病虫害的精准防控提供重要依据,同时为新型农药的开发与设计提供了潜在的靶点。


      表观遗传调控在卵菌致病力形成与变异中的作用长期以来被低估,一方面是因为人类对微生物变异机制的认识不足,另一方面,也受研究方案、技术方法、平台能力、仪器设备等多个因素所限。值得一提的是,南京农业大学主导的这项研究是通过跨学科、跨领域、跨平台汇聚优势资源后取得的重大突破。该校王源超教授、吴玉峰教授、顾婷婷副教授、叶文武副教授、马洪雨副教授、中国科学院巴斯德研究所江陆斌研究员和英国Sainsbury研究所SophienKamoun教授等专家也参与了本研究。研究得到了国家自然科学基金创新群体和青年千人计划的资助。

DNA甲基化修饰在卵菌基因组变异区域富集

        据了解,南京农业大学作物疫病团队2018年以来已经陆续在《自然-通讯》Nature Communications、《e生命》eLife、《新植物学家》New Phytologist等学术杂志发表多篇高水平研究论文。(许天颖)


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