Роль метилирования в яровизации и фотопериодическом пути: потенциальный регулятор цветения?
Цветение — ключевой переход в развитии растения, определяющий продолжительность репродуктивного периода и адаптацию к среде. Правильное время цветения критически важно для успешного размножения и контролируется как внешними сигналами, так и внутренними.
Два основных пути, регулирующих цветение, — это яровизация (воздействие холода) и фотопериод (реакция на длину светового дня). Метилирование — одно из важнейших эпигенетических изменений, участвующее в ключевых процессах роста и развития растений. Оно включает метиллирование гистонов, ДНК и РНК, и в последние годы его потенциальная регуляторная роль в цветении становится всё более очевидной.
Однако обобщение данных о вовлечённости эпигенетических факторов в эти пути ограничено, а механизмы регуляции множеством внутренних и внешних сигналов остаются не до конца ясными.
В статье, опубликованной в Horticulture Research, рассматриваются сложные молекулярные сети между генами цветения, метилированием (метилтрансферазы/деметилазы), lncRNA, фитогормонами и сигналами среды (холод и свет) в путях яровизации и фотопериода.
Ключевые аспекты исследования
Роль метилирования до и после реактивации FLC. Обобщено, как метилирование действует на цветение, индуцированное яровизацией и фотопериодом, с фокусом на эпигенетических регуляторах: FLC (центральный регулятор), COOLAIR, PRC2, SKB1, BvRNMTa/b, BrCKA2 и BrCKB4.
Молекулярные сети и наследуемость. Продемонстрированы молекулярные регуляторные сети с участием метилирования в обоих путях цветения. Обобщена наследуемость метилирования (импринтинг) в путях яровизации и фотопериода.
Новая перспектива: метилирование РНК. Впервые собраны и обобщены ограниченные данные о том, что метиллирование РНК регулирует цветение в этих путях, и проиллюстрированы молекулярные сети, в которых оно участвует. Это даёт теоретическую основу для последующих исследований.
Потенциал замены внешних стимулов. На фармакологическом и молекулярном уровне детально обсуждается, может ли и как метиллирование (частично) заменить яровизацию или фотоиндукцию для регуляции цветения. На основе существующих данных впервые выдвинута гипотеза о возможности использования метиллирующих реагентов в качестве регуляторов цветения в будущем, что открывает новое направление в исследованиях эпигенетики растений.