贺新强课题组与钱伟强课题组合作揭示DNA主动去甲基化调控拟南芥管状分子分化

2020年6月26日，北京大学生命科学学院贺新强课题组与钱伟强课题组在Science Advances发表了题为“Active DNA demethylation regulates tracheary element differentiation in Arabidopsis”的研究论文。论文利用拟南芥子叶离体诱导管状分子分化实验体系，检测了管状分子分化过程中全基因组DNA甲基化变化，结合遗传学实验证明DNA主动去甲基化酶调控管状分子分化。

木质部管状分子是植物维管组织的重要细胞类型，承担着水分、矿质营养及信号物质的运输及机械支持等功能，成熟的管状分子是一类高度特化的具有次生壁的死细胞。因此，管状分子分化研究一直是植物细胞分化、维管组织发育等研究领域的热点。尽管已有大量研究显示管状分子分化过程受植物激素和一些转录因子的精细调控，但管状分子分化过程中DNA甲基化的变化以及这种DNA甲基化修饰对细胞分化的表观遗传调控尚不清楚。

本项研究首先检测了拟南芥子叶离体诱导产生的管状分子分化过程全基因组水平的DNA甲基化变化，发现着丝粒区存在CHH被动去甲基化，而一些特定区域存在依赖DNA去甲基化酶（ROS1, DML2和 DML3）的CG 和 CHG的主动去甲基化。遗传学分析显示DNA去甲基化酶敲除突变体在诱导体系中管状分子分化率降低，在根中表现为木质部管状分子不连续表型。基于野生型及DNA去甲基化酶三突突变体rdd管状分子分化的甲基化组和转录组联合分析，鉴定出一组受DNA主动去甲基化调控的基因，如XCP2，MYB20等。由此，本研究发现了DNA主动去甲基化调控植物发育的一种新功能，揭示了木质部管状分子分化调控的一种表观遗传机制。

林薇（贺新强组）、孙林华（钱伟强组）为该论文共同第一作者。贺新强教授和钱伟强研究员为本论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的经费支持，WGBS的数据分析得到了北京大学生命科学学院高性能计算平台的支持、图像采集得到了国家蛋白质科学中心的支持。

论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/6/26/eaaz2963