Роль метилирования ДНК в развитии и созревании плодов томата
Учёные из Университета Шаньси Датун и Чунцинского университета выяснили, что фермент SlCMT4, ДНК-метилтрансфераза, ответственная за de novo и не-CG метилирование, играет ключевую роль в различных процессах развития томата. Исследование опубликовано в Horticulture Research.
Для подтверждения функции гена SlCMT4 (Solyc08g005400.2) в сорте 'Ailsa Craig' с помощью системы CRISPR/Cas9 создали мутантные растения. У мутантов SlCMT4 обнаружили серьёзные дефекты развития:
- Мелкие и утолщённые листья.
- Увеличенное количество боковых почек.
- Дефектные тычинки и пестики.
- Уменьшенный размер плодов со сниженной завязываемостью.
- Нарушенное развитие семян.
Изменения в уровнях гормонов (IAA, tZR, строгол) соответствовали фенотипу усиленного ветвления у мутантов.
CRISPR/Cas9-опосредованный нокаут SlCMT4 индуцировал экспрессию двух пыльцеспецифичных генов (PMEI и PRALF), что подавляло развитие пыльцевой стенки и рост пыльцевой трубки, приводя к образованию нерегулярной и дефектной пыльцы.
Транскриптомный анализ показал, что в мутантной линии CR-08 повысилась экспрессия ряда генов, связанных с созреванием плодов (например, PE1, PG2 и LOXB).
Полногеномное бисульфитное секвенирование (WGBS) плодов выявило, что нокаут SlCMT4 снижает уровень цитозинового метилирования по всему геному, особенно в контексте CHH. Снижение метилирования также наблюдалось в 2-килобазном регионе промоторов генов IMA и LOXB в плодах мутантов, что указывает на критическую роль гиперметилирования в CHH-контексте для подавления активности этих промоторов.
"Это исследование прояснило, что SlCMT4 может участвовать в эпигенетической регуляции роста, развития и созревания плодов томата, регулируя паттерны метилирования ключевых транскрипционных факторов", — заявили исследователи.
Вкратце, исследование показало, что SlCMT4 необходим для нормального развития вегетативных и репродуктивных органов томата.