DNA腺嘌呤甲基化是近年来逐渐在多细胞生物中揭示的一类新表观遗传修饰，在多个方面起着关键的调控作用，而目前在植物尤其是农作物上的研究及了解很少。
近日，中国农业科学院生物技术研究所研究员谷晓峰课题组绘制了全基因组腺嘌呤甲基化修饰图谱，并发现其参与生长发育、光合作用、逆境适应等生物学功能。相关研究成果在线发表于《分子植物》。
水稻是重要的粮食作物，培育高产、稳产、优质等综合性状优良的水稻品种是科学研究和生产中的重大需求。作为两个主要亚种，籼稻和粳稻具有不同的农艺性状，相对而言籼稻产量较高，粳稻食用品质更好。
“在决定水稻综合性状的因素中，表观遗传修饰在其中起着关键作用，鉴定全基因组表观修饰位点和调控网络是培育优良品种的基础。”谷晓峰向《中国科学报》介绍。
近年来，谷晓峰课题组和合作者经过持续深入的研究，建立了系统的表观遗传技术体系和平台，揭示了DNA 腺嘌呤甲基化重要位点和调控基因等多个创新性成果。
这次发表的成果，以水稻功能基因组学研究中应用广泛的粳稻“日本晴”和籼稻“93-11”为研究材料，绘制了全基因组腺嘌呤甲基化修饰图谱，分析发现“日本晴”和“93-11”基因组中的大多数腺嘌呤修饰的基因是蛋白编码基因。
研究人员将腺嘌呤修饰基因与转录组基因表达数据进行关联分析，结果表明腺嘌呤甲基化与水稻中活跃表达的基因相关联，其调控基因分布在重要的生物学途径，参与营养生长、光合作用、逆境适应等生物学功能。
温度胁迫是影响水稻产量的主要因素，籼稻和粳稻具有不同的适应胁迫的能力。该研究发现，“日本晴”和“93-11”的腺嘌呤修饰在热激和冷胁迫条件下参与胁迫反应响应，含量变化明显，显示腺嘌呤甲基化可能是一个响应环境胁迫的敏感表观标记。
谷晓峰表示，该研究还大幅度提升了“日本晴”和“93-11”基因组的组装质量和注释准确度，可为基因序列分析、功能预测及研究提供基础，并对高质量水稻基因组的组装具有指导意义。
和目前常用的“日本晴”和“93-11”基因组相比，新基因组Contig N50分别提升了2.2倍（NIP-BRI）和460倍（93-11-BRI）；NIP-BRI基因组中的gap数目从905减少到18个，而93-11-BRI基因组中的gap数目从54600减少到65个；NIP-BRI和93-11-BRI基因组校正了215和9843个基因注释错误。
该研究结果为水稻功能基因组学和表观遗传学研究提供了更完善的基因组和表观遗传信息，对水稻产量等重要农艺性状的定点改良具有重要的理论和实践价值。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2018.11.005
