CGM第438期：降低non-CG DNA甲基化促进大豆光合作用和固氮效率
华中农业大学
男，华中农业大学植物科学技术学院教授，博士生导师。2016年毕业于东北师范大学获得博士学位，2016-2022年赴美国普渡大学先后以博士后和助理研究员身份从事研究工作，2022年4月至今就职于华中农业大学。长期从事大豆农艺性状遗传演化机理及功能基因组学探究，系列研究在大豆驯化过程中种间杂交过程中片段渗入作用、根瘤菌来源非编码RNA跨物种调控途径、大豆全基因组预测模型的开发和应用等领域获得诸多进展，相关成果在Science、Genome Biology、Nature Plants、Molecular Plant、Briefings in Bioinformatics等国际学术期刊发表。主持国家自然科学基金和国家重点研发子课题等多个项目。担任Plant methods等杂志副编辑职务。
活动回放
在 Bilibili 打开完整回放 ↗表观遗传学是在DNA序列未改变的情况下，基因的表达却发生改变，并且可以遗传给后代，即未改变基因型的前提下改变表型的一种遗传现象。近年来，随着表观遗传学的研究逐步深入，操纵植物甲基化组产生具有独特表观遗传修饰的个体在作物育种和科学研究方面具有重要的意义。Non-CG DNA甲基化是植物中常见的一类表观遗传标记，主要由chromomethylase (CMT)调控，在拟南芥和水稻等物种中已被广泛研究。然而，non-CG DNA甲基化在调节作物农艺性状方面的作用及其影响程度仍需进一步探索。本次报告将介绍通过应用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，创建一个缺失大豆中所有CMT基因功能的大豆(Glycine max)突变体系Gmcmt，这一突变体系在non-CG (CHG和CHH) DNA甲基化位点表现出明显的低甲基化，从而增强了常染色质的开放程度，并显著调节了包括GOLDEN-LIKE10 (GmGLK10)在内的数百个功能相关基因的表达。这些基因的表达变化不仅提高了光合作用，而且意外地提升了根瘤菌的固氮效率。此外，Gmcmt还产生了体积更大、蛋白质含量更高的种子。这些分子层面的变化最终促进了大豆种子产量和质量的双重提升，体现了non-CG DNA甲基化在提高作物整体产量中的核心功能，展示了表观遗传修饰在全球农业生产中提升大豆性状的潜力。
参考文献
- Xun Hongwei, Wang Yadi, Yuan Jing, Lian Lijie, Feng Wanjie, Liu Shuhan, Hong Jianhui, Liu Bao, Ma Jianxin, Wang Xutong. Non-CG DNA hypomethylation promotes photosynthesis and nitrogen fixation in soybean. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2024;121(36):e2402946121. DOI: 10.1073/pnas.2402946121
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