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近日，竹子研究院分子育種與筍用林培育團(tuán)隊在國際植物科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《New Phytologist》（中科院一區(qū)Top，IF_-5yr=10.2）在線發(fā)表了題為《毛竹轉(zhuǎn)座子跳躍引起響應(yīng)外部和內(nèi)部信號的遺傳和表觀遺傳重編程》（Genetic and epigenetic reprogramming in response to internal and external cues by induced transposon mobilization in Moso bamboo）的研究論文，解析了LTR逆轉(zhuǎn)座子響應(yīng)內(nèi)外信號發(fā)生轉(zhuǎn)座進(jìn)而調(diào)控發(fā)育和逆境響應(yīng)基因表達(dá)的分子機(jī)制。

LTR逆轉(zhuǎn)座子是一類廣泛存在于真核生物基因組內(nèi)可以復(fù)制并轉(zhuǎn)座（跳躍/插入）的基因。目前許多研究在植物之中發(fā)現(xiàn)LTR逆轉(zhuǎn)座子受脅迫和發(fā)育信號誘導(dǎo)激活。然而，LTR逆轉(zhuǎn)座子在體細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)座，對植物全基因組響應(yīng)脅迫和生長的影響尚不清楚。毛竹（Phyllostachys edulis）是東亞地區(qū)具有重大經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)價值的竹類作物。其基因組長達(dá)20億個堿基對且其LTR逆轉(zhuǎn)座子占據(jù)54%的含量，為研究毛竹LTR逆轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的生物學(xué)意義提供了優(yōu)良的研究材料。

在該研究中，研究組從遭受多種非生物脅迫和不同發(fā)育階段的毛竹組織中，鑒定出大量被激活的LTR逆轉(zhuǎn)座子。這些轉(zhuǎn)座子激活與位點(diǎn)特異性去甲基化相關(guān)，并且它們主要分布在蛋白質(zhì)編碼基因附近。有趣的是，這些轉(zhuǎn)座子激活與鄰近基因的表達(dá)呈正相關(guān)，而這些鄰近基因主要是脅迫應(yīng)激反應(yīng)和發(fā)育的相關(guān)因子。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，響應(yīng)脅迫和發(fā)育信號而發(fā)生的LTR逆轉(zhuǎn)座子新轉(zhuǎn)座事件，也傾向于插入近蛋白編碼基因。這些新插入位點(diǎn)的去甲基化延伸到插入位點(diǎn)兩端，導(dǎo)致近端位點(diǎn)甲基化水平降低，促進(jìn)附近編碼基因表達(dá)。最后，研究組通過轉(zhuǎn)座印跡跟蹤和轉(zhuǎn)基因試驗，證實了LTR逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子新插入位點(diǎn)的偏好性及其對應(yīng)激和發(fā)育適應(yīng)的影響。該研究揭示了LTR逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在逆境和發(fā)育中被激活，通過偏好性的轉(zhuǎn)座和改變DNA甲基化水平，進(jìn)而改變相關(guān)基因的表達(dá)，參與抗逆和發(fā)育。

浙江農(nóng)林大學(xué)竹子研究院、省部共建亞熱帶森林培育國家重點(diǎn)實驗室為該論文第一單位，竹子研究院周明兵教授和英國杜倫大學(xué)Jungnam Cho教授為該論文通訊作者。竹子研究院鄒龍海博士為該論文第一作者，朱柏良碩士為共同第一作者。碩士生許超和已畢業(yè)研究生陳婭欣、魯亞萍、丁一倩參與了部分工作。南京林業(yè)大學(xué)Ramkrishnan副教授、浙江農(nóng)林大學(xué)林生院周小紅副教授亦為該研究提供了指導(dǎo)和支持。

（竹子研究院）