中科院PNAS发布表观遗传研究新成果

生物通报道 来自中科院昆明植物研究所的研究人员通过分析同源四倍体水稻的甲基化组（methylome），揭示出了转座子的甲基化变异及它们对基因表达的影响。这一重要的研究发布在11月30日的《美国国家科学院院刊》（pNAS）上。

中科院昆明植物研究所的高立志（ Li-Zhi Gao）研究员是这篇论文的通讯作者。其主要研究领域包括植物基因组学，生物信息学，进化生物学，作物遗传育种。

全基因组的复制（WGD），或多倍体（polyploidy）长期以来被认为植物一个重要的进化动力，是所有真核生物一个重要的基因组特征。多倍体必须克服减数分裂、基因组改变、基因表达改变和表观基因组重组中的种种困难。但目前对于这些过程的潜在机制仍知之甚少（延伸阅读：福建农林****：异源多倍体组装不再可怕）。

最有意思的一个方面是基因组加倍事件增加了所有基因的剂量。多倍体的形成有2种方式，一种是本身由于某种未知的原因而使染色体复制之后，细胞不随之分裂，结果细胞中染色体成倍增加，从而形成同源多倍体（autopolyploids）；另一种是由于不同物种杂交产生的多倍体，称为异源多倍体（allopolyploids）。不同于异源多倍体，同源多倍体相对一致的遗传背景为了解基因组剂量效应机制提供了一个模型系统。

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当前已知DNA甲基化变异与多倍体化事件有关联。为了调查响应WGD的DNA甲基化变异的范围和规模，研究人员构建出了同源四倍体水稻，并生成和比较了它们的转录组、碱基分辨率甲基化组和siRNA组。研究人员观察发现在同源四倍体水稻中广泛存在转座子DNA甲基化变异。WGD促进了II类转座子甲基化，随后抑制了邻近基因全基因组表达水平。发生超甲基化抑制了这些转座子的转座，稳定了染色体完整性，减少了邻近基因表达，有可能降低了有害的基因组剂量效应。

这些结果表明，染色体加倍诱导了影响基因表达的转座子甲基化变异，这有可能作为一个“基因组冲击”响应因子帮助了同源多倍体适应基因组剂量效应。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Autotetraploid rice methylome analysis reveals methylation variation of transposable elements and their effects on gene expression

polyploidy, or whole-genome duplication (WGD), serves as a key innovation in plant evolution and is an important genomic feature for all eukaryotes. Neopolyploids have to overcome difficulties in meiosis, genomic alterations, changes of gene expression, and epigenomic reorganization. However, the underlying mechanisms for these processes are poorly understood. One of the most interesting aspects is that genome doubling events increase the dosage of all genes. Unlike allopolyploids entangled by both hybridization and polyploidization, autopolyploids, especially artificial lines, in relatively uniform genetic background offer a model system to understand mechanisms of genome-dosage effects……

作者简介：

高立志

中国科学院昆明植物研究所研究员，博士生导师

研究领域：
植物基因组学，生物信息学，进化生物学，作物遗传育种。
1）比较功能基因组学（Comparative and Functional Genomics）、蛋白组学（proteomics）和群体基因组学（population Genomics）
2）进化基因组学（Evolutionary Genomics）与系统发育基因组学（phylogenomics）
3）生物信息学（Bioinformatics）、分子进化（Molecular Evolution）与系统生物学（Systems Biology）
4）生态基因组学 （Ecological Genomics）
5） 野生稻和野生茶树的保护与种质基因组学

获奖及荣誉：
1992年获得中国科学院首届地奥奖学金
1997年起共二次获得瑞典国际科学基金会 (IFS) 荣誉研究基金
1999年获得联合国粮农组织下属的国际植物遗传资源研究所(IpGRI)授予的Vavilov-Frankel Fellow
2008年入选中国科学院“****”, 同年获得“引进国外杰出人才”的择优支持
2008年入选首届“云南省引进高端科技人才”
2009年入选人力资源社会保障部、科技部、教育部、财政部、国家发改委、国家自然科学基金委、中国科协等七部委联合设立的“新世纪百千万人才工程”国家级人选。
2011年入选云南省委首批“百名海外高层次人才引进计划”。

代表论著：
以第一作者或通讯联系人在Science，Trends in Genetics， Genetics， Molecular Ecology，TAG 等国际刊物上发表论文40 余篇。