【中国科学报】研究破解卵菌DNA精密“信号灯”

2018-11-21来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:党委宣传部

  

本报讯 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。论文成果发表于《基因组生物学》。

论文通讯作者、南京农业大学植物保护学院教授董莎萌告诉记者,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的。”董莎萌说道。

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向记者介绍,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暴发成灾。

陈汉说道,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潜在靶点。(王方 许天颖)

相关论文信息:https://doi.org/10.1186/s13059-018-1564-4

原文链接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/11/341106.shtm 





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