武汉大学揭示甘蓝型油菜形成与进化过程中mRNA甲基化调控特征

多倍化现象在被子植物中广泛存在，相较于二倍体，多倍体植物有更强的环境适应能力、更广的地理分布和生态位。全基因组加倍和单基因复制导致的基因复制事件产生了复杂的基因组并导致基因表达调控网络的变化。N6-腺苷甲基化修饰（m6A）是真核生物mRNA最广泛的修饰，也是基因表达的关键转录后调控方式，影响多种生物学过程，然而目前关于m6A在多倍体植物形成和进化过程中的变化特征仍不清楚。随着多倍体植物甘蓝型油菜及其祖先种白菜和甘蓝基因组组装完成，它们已成为研究异源多倍化分子进化机制的模式系统之一。

2022年10月，Horticulture Research 上线了（Advance Access）武汉大学王建波教授团队题为The characteristics of mRNA m6A methylomes in allopolyploid Brassica napus and its diploid progenitors 的研究论文，对多倍体植物基因组转录后修饰这一重要问题进行了较深入探讨。

该研究以人工合成、自然形成的异源多倍体甘蓝型油菜及其祖先种白菜和甘蓝为研究材料，构建了它们的全转录组范围mRNA的m6A修饰数据库，综合分析了甘蓝型油菜形成和进化过程中m6A修饰的分布特征及其与基因表达的关系。研究发现，甘蓝型油菜及其祖先种中m6A修饰的丰度和基因表达水平的复杂关系取决于有无m6A修饰或m6A修饰的丰富。总的来说，m6A基因（转录物上有m6A修饰的基因）的基因表达水平高于非m6A基因。异源多倍化过程改变了m6A模式相同或不同的重复基因对的基因表达分歧程度。与重复基因相比，单拷贝基因有着更丰富的m6A修饰和更高的进化速率。五种类型重复基因的转录物展现了不同的m6A修饰和基因表达水平，特别是串联重复基因在转录起始位点附近表现出独有的m6A修饰富集。研究还发现m6A peaks对应基因周围有活性组蛋白修饰H3K27ac和H3K4me3富集而缺乏DNA甲基化。这些发现为研究具有复杂基因组结构的异源多倍体植物的m6A修饰特征和基因表达调控提供了新的思路。

图1 甘蓝型油菜及其祖先种中m6A修饰与基因表达水平的关系

图2 甘蓝型油菜与其祖先种的m6A peaks对应基因序列附近H3K27ac、H3K37me3、H3K4me3和DNA甲基化水平

武汉大学已毕业博士生李泽宇为该论文的第一作者，已毕业博士生李梦迪参与了该研究，王建波教授为通讯作者。中国农业科学院油料作物研究所伍晓明研究员提供实验用油菜材料并参与研究工作。本研究得到国家自然科学基金项目（31970241）资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac230

转自：“园艺研究”微信公众号

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