Nature Plants | 研究揭示豆科植物结瘤发育过程中的DNA甲基化机制！

植物表观遗传调节参与了可转座元件的沉默、发育过程和对环境的反应。它们往往涉及DNA甲基化的修改，特别是通过DEMETER（DME）脱甲基酶家族和RNA依赖的DNA甲基化（RdDM）。根瘤寄生的根瘤菌可以固定大气中的氮，使植物在贫氮的土壤中受益。如在Medicago truncatula中，不定型根瘤的发育涉及连续的基因激活波，其控制引起了有趣的问题。

2022年7月，国际权威学术期刊Nature Plants发表了法国图卢兹大学P. Gamas团队的最新相关研究成果，题为DNA demethylation and hypermethylation are both required for late nodule development in Medicago的研究论文。

利用激光捕获显微切割（LCM）与RNA测序（SYMbiMICS数据），科研人员先前确定了在结瘤分化和固氮区激活的4,309个基因（称为NDD），其中36%属于共同调节的基因组区域，被称为共生岛。科研人员发现MtDME在分化区是上调的，并且是结瘤发育所必需的，科研人员通过分析大约2%的基因组，确定了474个在结瘤中低甲基化的不同区域。在这篇文章中，科研人员将LCM和全基因组亚硫酸氢盐测序结合起来，以全面了解DNA甲基化情况，并在组织水平上与基因表达相结合。此外，利用MtDRM2的CRISPR-Cas9诱变，科研人员显示了RdDM对CHH高甲基化和结瘤发育的重要性。因此，科研人员提出了一个结瘤发育过程中DNA甲基化动态的模型。

图1：将LCM与WGBS耦合在一起，可大大提高DMR的检测灵敏度

图2：整个器官和激光切割的结瘤Diff和Fix区的基因和TEs的平均甲基化模式，以及DMR定位

图3：DMRs和组蛋白标记的定位与基因表达谱的关系，以及MtDRM2对结瘤CHH低甲基化和后期结瘤发育的重要性

图4：结瘤发育过程中DNA甲基化的动态模型

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