近日，Horticultural Plant Journal在線發(fā)表了華南農業(yè)大學劉少群團隊題為“Dynamic DNA methylation modification in catechins and terpenoids biosynthesis during tea plant (Camellia sinensis) leaf development（茶樹葉片發(fā)育過程中DNA甲基化對兒茶素和萜烯類生物合成的動態(tài)修飾）”的研究論文。
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研究背景
茶樹（Camellia sinensis）是一種重要的經濟作物，其葉片富含次生代謝物。兒茶素和萜烯類物質對于茶葉滋味和香氣具有重要貢獻，其含量及種類隨茶樹葉片的發(fā)育發(fā)生了顯著變化。DNA甲基化在植物生長發(fā)育及次生代謝中扮演著重要的角色。然而，關于DNA甲基化對茶樹葉片發(fā)育過程中次生代謝物的調控仍不清晰。
02
研究問題
本研究以‘嶺頭單叢’茶樹嫩葉和老葉為材料，通過全基因組DNA甲基化測序、轉錄組測序以及色譜分析技術，從DNA甲基化、基因轉錄和物質代謝三個層面，共同探討在茶樹葉片發(fā)育過程中，DNA甲基化的變化規(guī)律及其對于兒茶素、萜烯類代謝的潛在調控作用，研究結果可為提高茶葉原料利用率、輔助茶樹育種提供理論指導。
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研究結果
（1）在茶樹葉片發(fā)育過程中，全基因組DNA甲基化水平顯著升高，并在全基因組背景下有著相似的DNA甲基化水平分布。
圖1茶樹葉片發(fā)育過程中DNA甲基化水平變化及在染色體上的分布情況
（2）全基因組DNA甲基化水平的顯著升高主要受到甲基轉移酶CMT2、CMT3、MET1和去甲基化酶DME共同調控。
圖2茶樹葉片發(fā)育過程中DNA甲基化相關基因的表達變化
（3）差異表達基因中只有少部分與差異甲基化區(qū)域相關聯(lián)。功能富集分析表明與差異甲基化區(qū)域相關聯(lián)的差異表達基因顯著富集于苯丙烷、類黃酮及萜烯類通路上。
圖3DNA甲基化與轉錄組聯(lián)合分析
（4）兒茶素合成關鍵基因SCPL1A、LAR等以及萜烯類物質合成關鍵基因NES的基因表達水平顯著受到DNA甲基化的調控。說明在茶樹葉片發(fā)育過程中，DNA甲基化的動態(tài)變化對于兒茶素及萜烯類物質的組成及含量具有重要影響。
圖5兒茶素及萜烯類代謝通路中關鍵基因的差異甲基化區(qū)域可視化
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意義和創(chuàng)新性
解析了茶樹葉片發(fā)育過程中DNA甲基化圖譜變化，DNA甲基化對兒茶素和萜烯類代謝的潛在調控作用，為表觀遺傳調控茶樹次生代謝提供一定的見解。
作者及團隊介紹
碩士研究生陳家浩為該論文的第一作者，孫彬妹副教授和劉少群研究員為該文的通信作者。本科生胡楊、朱張生副教授、鄭鵬高級農藝師參與了本研究。
來源：Horticultural Plant Journal HPJ編輯部，
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