5mC DNA-Methylierungsmodifikation

Mar 24, 2024

Nanjing Agricultural University Die Akademie der Wissenschaften

Bild: Differenzielle Methylierungsmodifikationsniveaus in verschiedenen Geweben und 5mC-DNA-vermittelte Theanin-dominante Synthese in Wurzelnmehr sehen

Bildnachweis: Gartenbauforschung

In Pflanzen ist die 5mC-DNA-Methylierung ein wichtiges und konserviertes epistatisches Zeichen, das die genomische Stabilität, die Regulierung der Gentranskription, die Entwicklungsregulierung, die Reaktion auf abiotischen Stress, die Metabolitensynthese usw. betrifft. Allerdings ist die Rolle der 5mC-DNA-Methylierungsmodifikation (5mC-Methylierung) beim Wachstum von Teepflanzen und Entwicklung (vor der Ernte) sowie die Synthese von Aromastoffen vor und nach der Ernte sind unbekannt.

Dieser Artikel wurde veröffentlicht amGartenbauforschungmit Titel:Durch 5mC-DNA-Methylierungsmodifikation vermittelte Regulierung der funktionellen Differenzierung des Gewebes und der Synthese wichtiger Aromastoffe der Teepflanze (Camellia sinensis L.).

In dieser Studie führten wir daher eine umfassende Methylierungsanalyse von vier wichtigen Geweben vor der Ernte (Wurzel, Blatt, Blüte und Frucht) und zwei verarbeiteten Blättern während der Verarbeitung von Oolong-Tee nach der Ernte durch. Wir fanden heraus, dass die unterschiedliche 5mC-Methylierung zwischen vier Schlüsselgeweben eng mit der funktionellen Differenzierung des Gewebes zusammenhängt und dass gewebespezifisch exprimierte Gene, die für gewebespezifische Funktionen verantwortlich sind, relativ niedrige 5mC-Methylierungsniveaus im Vergleich zu nicht gewebespezifisch exprimierten Genen beibehalten. Wichtig ist, dass Hypomethylierungsmodifikationen der CsAlaDC- und TS/GS-Gene in Wurzeln die molekulare Grundlage für die dominante Synthese von Theanin in Wurzeln lieferten.

Darüber hinaus ergab die Integration der 5mC-DNA-Methylationomik, Metabolomik und Transkriptomik von Nachernteblättern, dass Inhaltsänderungen in Geschmacksmetaboliten während der Oolong-Tee-Verarbeitung eng mit Änderungen der Transkriptionsebene in den entsprechenden Metabolitensynthesegenen und Änderungen der Transkriptionsebenen dieser wichtigen Synthesegene verbunden waren wurden durch die 5mC-Methylierung streng reguliert. Wir berichteten außerdem, dass einige Schlüsselgene während der Verarbeitung durch 5mC-Methylierung reguliert werden, was die Gehaltsänderungen wichtiger Aromametaboliten, einschließlich α-Farnesen, Nerolidol, Lipide und Geschmacksstoffe wie Catechine, effektiv erklären kann.

Insgesamt verdeutlichen unsere Ergebnisse nicht nur die Schlüsselrolle der 5mC-Methylierung bei der Synthese wichtiger Aromastoffe vor und nach der Ernte, sondern liefern auch epimutationsbezogene Genziele für die zukünftige Verbesserung der Teequalität oder die Züchtung von Sorten mit hohem Theaningehalt im gesamten Gewebe .

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Verweise

Autoren

Weilong Kong, Qiufang Zhu, Qing Zhang, Yiwang Zhu, Jingjing Yang, Kun Chai, Wenlong Lei, Mengwei Jiang, Shengcheng Zhang, Jinke Lin und Xingtan Zhang

Zugehörigkeiten

Nationales Schlüssellabor für tropische Pflanzenzüchtung, Zweigstelle Shenzhen, Guangdong-Labor für moderne Lingnan-Landwirtschaft, Genomanalyselabor des Landwirtschaftsministeriums, Institut für Agrargenomik in Shenzhen, Chinesische Akademie der Agrarwissenschaften, Shenzhen, Guangzhou

UmXingtan Zhang

Dr. Xingtan Zhang ist Forschungsprofessor und Doktorvater am Agricultural Genomics Institute in Shenzhen (AGIS), der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften. Er ist außerdem stellvertretender Direktor des National Key Laboratory for Tropical Crop Breeding und Empfänger des National Science Fund for Distinguished Young Scholars sowie des Leading Talent B der Chinese Academy of Agricultural Sciences. Er schloss sein Studium am Harbin Institute of Technology mit einem Bachelor ab (HIT) im Jahr 2009 und erlangte einen Ph.D. Er erlangte 2015 seinen Bachelor in Botanik an der Universität Chongqing. Er beschäftigt sich seit langem mit der Erforschung der Pflanzengenomik und beherrscht die Genomassemblierung und bioinformatische Analyse komplexer Pflanzengenome. In den letzten fünf Jahren wurden seine relevanten Leistungen als Erstautor oder korrespondierender Autor (einschließlich Co-Autorschaft) in Fachzeitschriften wie Cell, Nature, Nature Genetics und Nature Plants veröffentlicht.

Gartenbauforschung

10.1093/h/uhad126

Experimentelle Studie

Unzutreffend

5mC DNA-Methylierungsmodifikation-vermittelte Regulierung der funktionellen Differenzierung des Gewebes und der Synthese wichtiger Aromastoffe der Teepflanze (Camellia sinensis L.)

13.06.2023

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

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