植物表观遗传学相关研究进展_王霞
植物表观遗传学研究植物表观遗传调控机制及其在植物生长发育中的作用的科学
植物表观遗传学研究植物表观遗传调控机制及其在植物生长发育中的作用的科学植物表观遗传学是近年来迅速发展的一个新兴领域，它研究的是植物基因组中不涉及DNA序列改变的遗传变异，主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA等众多表观遗传调控因子。
通过这些表观遗传调控机制的变化，植物可以在不改变基因序列的情况下，对环境刺激做出快速和灵活的反应，从而调控自身的生长发育过程。
一、DNA甲基化在植物表观遗传调控中的作用DNA甲基化是最早也是最为广泛研究的表观遗传调控机制之一。
它主要指的是DNA分子上的甲基（CH3）基团与DNA链上的C位点（嘌呤核苷酸胞嘧啶的咪唑环上的第五位碳）共价结合的化学修饰。
DNA甲基化可以通过阻断转录因子结合位点，改变染色质结构等方式影响基因转录活性，从而调控基因表达水平。
二、组蛋白修饰对植物生长发育的影响组蛋白修饰主要指的是通过改变组蛋白（Histone）上的修饰基团（如乙酰化、甲基化、磷酸化等）来调控染色质结构和基因表达的方式。
这些组蛋白修饰可以促进染色质的松弛或紧缩，从而影响基因表达的可及性。
比如，乙酰化修饰可以使染色质结构松弛，增加基因的转录活性；而甲基化修饰则可能引发染色质的紧缩，抑制基因的转录活性。
三、非编码RNA在植物表观遗传调控中的作用非编码RNA指的是不能翻译成蛋白质的RNA分子。
近年来的研究表明，非编码RNA在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。
它们可以通过与DNA、RNA和蛋白质相互作用，影响基因的表达和转录调控。
例如，某些小RNA可以与mRNA互补结合，引发mRNA的降解或抑制其转录水平，从而影响基因的表达。
植物表观遗传调控机制对植物生长发育的作用至关重要。
它们使得植物能够对环境刺激做出快速和准确的响应，从而适应不同的生长环境。
例如，一些植物在受到高盐胁迫时，会通过DNA甲基化和组蛋白修饰来调控一系列盐胁迫响应基因的表达，以增强自身的抗逆性能。
此外，植物表观遗传调控机制还与植物的生殖发育、细胞分化以及生物钟调控等多个生物学过程密切相关。
植物表观遗传学和转录后修饰的研究
植物表观遗传学和转录后修饰的研究表观遗传学是指细胞外的遗传信息在不改变DNA序列的情况下，通过化学修饰等方式进行调控，从而影响基因表达和细胞命运。
随着技术的不断进步，植物表观遗传学的研究日益深入，因为表观遗传学在植物发育、环境适应性、生物节律与生殖过程等方面均起着重要作用。
本文将重点探讨目前植物表观遗传学和转录后修饰研究的进展。
转录是遗传信息流转的第一步，在这个过程中，转录因子以及其他转录调控分子的相互作用最终使得基因的DNA序列被转录成RNA，并最终翻译成蛋白质。
然而，不同的植物细胞可能具有不同的表达谱，这是由于转录后修饰的存在，通过它可使基因表达谱有所不同，从而实现不同细胞间的区分。
转录后修饰主要指一些化学修饰，例如DNA甲基化、组蛋白修饰等等。
现在已经有越来越多的证据表明植物细胞的基因表达谱是由转录因子和转录后修饰相互作用所引起的。
转录后修饰在植物生长发育过程中起着重要的作用。
由于各种转录后修饰的复杂性和多样性，目前对植物细胞转录后修饰的具体机理及其对基因功能的影响尚不完全清楚。
研究人员通过对获取植物样品后进行RNA测序和比较分析，目前已经揭示了甲基化等DNA转录后修饰与植物体生长、环境适应性等之间的关系。
例如，研究发现了一批在低temperature下发生甲基化修饰的DNA序列，这些DNA序列的甲基化状态与植物的低温适应性相关。
另一方面，蛋白质与核酸互作是转录后修饰的重要部分，而组蛋白的一些修饰基本上占了这一过程的大部分。
例如，组蛋白乙酰化或甲基化被认为可以引出某些基因的转录调控。
最近的一项研究表明，活细胞内内源性RNA分子可以通过相互作用来影响植物基因表达及其稳态等生物学过程。
同时也有证据表明，在植物细胞的DNA修饰过程中也有内源性RNA参与。
这个过程的细节在未来仍有多方面的研究需要探究。
最新的研究表明，染色质重塑与植物表观遗传学之间也存在紧密的关系。
研究人员已经发现，染色质的重塑可以导致植物基因的表达变化，从而影响其细胞学性质。
光照时变化植物表观遗传学和基因表达研究
光照时变化植物表观遗传学和基因表达研究植物生长发育和适应环境的过程中，光照是影响植物的一个重要因素。
而植物对光照的响应不是简单的感光、合成光合色素和光合作用，还涉及到表观遗传学和基因表达等复杂的生命过程。
近年来，科学家们对光照时变化植物表观遗传学和基因表达进行了深入研究，得到了一系列有意义的发现。
植物表观遗传学是指在不改变DNA序列的情况下，通过某些化学修饰（如DNA甲基化、组蛋白修饰等）来调控基因的表达。
植物的表观遗传调控在响应环境变化中发挥了重要作用。
在光照变化过程中，植物可以通过改变DNA甲基化、组蛋白修饰等方式来调控基因的表达。
例如，在黑暗条件下，过氧化物酶（POD）基因的启动子区域会发生DNA甲基化，导致该基因的表达下降；而在强光下，POD基因启动子区域的DNA甲基化会降低，该基因的表达也会升高。
另外，组蛋白H3K9的乙酰化状态也与光照变化相关，某些基因的表达受光照条件影响也与该修饰状态相关。
植物在适应光照变化的过程中，还会通过基因表达来调节其生长发育等生命过程。
光照变化可以引起一系列基因表达的变化，如磷酸化酪氨酸激酶（RLK）基因在黑暗条件下表达下降，在强光下表达升高。
光照变化还会影响植物的激素合成和信号传导，导致植物生长发育的变化。
例如，光周期刺激会促进植物合成和分泌生长素（auxin），从而促进植物生长和早期开花。
不同的光照条件还会引起植物代谢途径的变化，进一步调节生长发育和适应环境的过程。
例如，短日照会增加抗氧化系统中的某些酶的表达，以保护植物免受氧化应激的影响。
除了以上表观遗传学和基因表达方面的研究外，近年来科学家们还开始研究光信号传导在植物中的作用。
光信号传导是植物感知环境变化的重要方式之一，它可以通过调节一系列基因的表达和代谢途径来实现植物对环境变化的适应。
光信号传导通路涉及到多种信号转导分子和调节因子，如光感受器、COP/DET/FUS蛋白、调节因子HY5等。
这些信号分子和调节因子可以通过激活或抑制某些基因的表达来调控植物的生长发育和适应环境。
植物表观遗传学的发展和应用
植物表观遗传学的发展和应用随着生物学研究水平的提高，表观遗传学成为最为热门的研究领域之一。
由于表观遗传学是对基因组中不同基因表达的调控以及细胞发育和分化的影响，因此，表观遗传学可以应用于解析植物发育、适应性和品种改良等相关领域，有望促进植物学领域的发展。
表观遗传学是指通过修饰染色体的突触、DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA等调控方式，来调节基因在表达水平上的变化。
最近的研究表明，表观遗传学对于植物的生长性状和适应性具有重要的影响。
在植物学研究中，表观遗传学已经成为了基因调控理论的关键内容之一，成为了植物育种和生产实践中的重要工具。
一、表观遗传学的发展表观遗传学一般指基因组中非编码DNA序列，特别是非编码RNA序列对于基因表达调控的影响。
一开始，表观遗传学的研究非常困难，因为人们并不知道如何识别、分离和分析这种不同的RNA序列。
然而，随着测序技术的日益成熟，使得人类可以对不同的表观层面进行批量测定，进展加快了。
进一步研究表明，在表观遗传学过程中，高度重复的DNA区域有时候也会起到重要的调控作用。
重复序列一般用于编码重要的结构和功能。
之后，人们发现非编码RNA分子可能也直接控制基因表达；比如，lncRNA长链非编码RNA，可参与调节基因表达。
总之，虽然表观遗传学仍处于发展初期，但是前景十分美好。
二、表观遗传学的应用表观遗传学的应用主要纳入两个大的方向。
首先，它已经成为了植物育种和生产实践中的重要工具。
通过分析植物染色体组、研究基因组表达分析、分离胞质RNA以及分析基因表达调控因子等等，提高植物品质/产量的可能性显著增加。
第二，表观遗传学提供了一个全新的视角来解析植物适应性和发育过程。
它追踪了植物基因表达的派生，了解因素对不同生理过程的影响，从而帮助我们解决植物适应性和品种改良的问题等。
此外，表观遗传学可以对植物进行光合作用、生理防御机制和药物合成的全面研究。
植物表观遗传学在农业、环境和健康方面都有着广泛的应用。
有关生物遗传和变异的几个辩证关系
Science &Technology Vision科技视界在多年生物教学中,以及在生活中,发现很多人容易走入一些误区,出现一些不科学或不正确的认识,对生物的遗传和变异存在种种误解,本文试图针对这些误解阐述它们的几个辩证关系。
1误认为生物的所有性状都只受基因控制性状是生物体所有特征的总和,如形态结构特征、生理特性和行为方式等。
有些性状是可见的,有些性状是难以观察到的。
生物的性状主要是受基因控制的,但也会受到环境因素的影响。
例1下列性状的变化是由基因控制的是()A.经常参加体力劳动.手掌磨出了老茧B.由于长期进行户外活动,皮肤变黑了C.大眼睛的父母生出了大眼睛的孩子D.经常近距离看书,视力下降正确答案:C 错误答案:B走出误区:生物的性状主要受基因控制,但也受生活环境的影响。
在本题的选项中,选项A、B、D 性状的变化均不是受基因的控制的,而是受生活环境影响的结果。
选项C 是受基因控制的。
2判定相对性状不同个体在同一性状上常有着各种不同的表现形式,相对性状必须是同种生物的同一性状的不同表现形式,强调同种生物的同一性状。
例2下列各组中,属于相对性状的是()A.父母是双眼皮,子女也是双眼皮B.山羊的毛较直,绵羊的毛有些卷曲C.玉米的圆粒与扁粒D.马的白毛和鼠的灰毛正确答案:C错误答案:B、D 没有注意到“相对性状”必须是同种生物同一性状的不同表现形式。
走出误区:此题考查相对性状的定义。
A 项子女与父母都是双眼皮,是生物的遗传现象.是父母把控制双眼皮性状的基因遗传给下一代的结果;B 项山羊与绵羊不是同种生物;D 项马与鼠也不是同种生物;只有C 项符合相对性状的定义。
3误认为人的体细胞、生殖细胞和子代的体细胞染色体数目是一致的在同一种生物中,染色体的数目是一定的,体细胞中染色体是成对存在的,在形成生殖细胞时,成对的染色体中的两条染色单体分别进入不同的生殖细胞中。
经过受精作用之后,染色体又恢复了原来父母体细胞中的染色体数,成对存在,而且一半来自父方,另一半来自母方。
植物遗传学和表观遗传学研究的单细胞技术
植物遗传学和表观遗传学研究的单细胞技术植物遗传学和表观遗传学是近年来备受关注的领域之一。
这两个领域的研究对于人们了解生物多样性的演变和发展，创造新品种以及解决全球性的食物危机等具有重要意义。
然而，在进行遗传学和表观遗传学研究时，单细胞技术越来越被重视。
本文将讨论植物遗传学和表观遗传学研究中所采用的单细胞技术以及其未来的发展方向。
一、植物遗传学和表观遗传学概述植物遗传学是对植物遗传变异以及其遗传信息的传递和表达的探究。
植物基因可以遗传给下一代，但同时环境和生活习性也对植物表现出些许的影响。
表观遗传学是研究基因表达状态被细胞内分子机器和外部环境所调控的领域。
研究表观遗传学有助于解决许多生物学问题，如对癌症的治疗和预防等。
二、单细胞技术的概述单细胞技术是针对特定的组织或细胞进行单独分离、捕获和分析的技术。
单细胞技术可以在同一细胞中检测生物学物质，快速发现潜在的目标。
在植物遗传学和表观遗传学领域，它被广泛用于抑制剂筛选和个体差异分析上。
三、单细胞PCR方法单细胞PCR技术是一种有效而有力的单细胞技术，它能够检测到DNA片段的特定识别合子表达。
最初的单细胞PCR技术只能从单个细胞中合成一条DNA链，而在此之后，研究人员已被允许使用豌豆酚酸的DNA聚合酶链反应技术来扩增单个细胞中的DNA片段。
四、单细胞RNA测序技术单细胞RNA测序技术是一种有力的单细胞技术方法，能够支持检测个体的基因表达以及研究表观遗传学。
它能够检测到DRAM的归突表达，而这是通过检测RNA的基因组编码部分来完成。
常见的单细胞RNA测序方法包括SMART-seq、CEL-seq等。
五、单细胞ATAC-seq技术单细胞ATAC-seq技术是一种能够检测单个细胞的染色质开放区域的技术，在植物基因组范例中，这一技术已被证明能够检测到较高的分辨率和经济性。
它依赖于酵素助剂，用于揭示低浓度和重复DNA泛素连接酶。
六、单细胞技术的未来发展方向随着技术的进步和单细胞技术的不断发展，它将在植物遗传学和表观遗传学研究中继续扮演重要角色。
植物表观遗传调控与生长发育的关系研究
植物表观遗传调控与生长发育的关系研究随着生物学研究的不断发展，人们对于植物的表观遗传调控与生长发育之间的关系的认知也越来越深入。
表观遗传学是生命科学研究中的一个新兴领域，它关注的是基因表现型的变化与染色质形态、分子以及细胞外环境之间的关系。
表观遗传学的研究不仅可以从分子水平上解释生物体的发育和生长，还可以控制和改善作物的产量和品质。
本文旨在探究植物表观遗传调控与生长发育的关系，并介绍目前关于这一领域的一些最新研究进展。
一、什么是植物表观遗传调控？表观遗传学是研究生物表型变化的遗传进程的一门新兴学科，主要关注遗传物质DNA上的化学修饰方式对基因表达的调控及后续表型变化的影响。
植物表观遗传调控与动物类似，主要包括：DNA甲基化、染色质重塑以及小RNA干涉等。
其中，DNA甲基化是植物表观遗传学研究中最广泛的研究对象。
DNA甲基化可以影响基因的表达和基因组稳定性。
二、表观遗传调控如何影响植物的生长发育？1. DNA甲基化对植物生长发育的影响DNA甲基化可以影响植物体内的基因表达和基因组稳定性。
在整个生长发育过程中，植物体内的DNA甲基化程度通常是变化的。
DNA甲基化的变化可能与一些生理过程相关，例如花期的变化、根的发育和植物的适应性。
研究发现，DNA甲基化可以调节植物器官的大小、形态和数量。
例如，对于地上部分的植物器官，如果植物体内的DNA甲基化水平过高，便会导致植物茎粗、秆节短、花序变小等。
相反，在植物体内的DNA甲基化水平过低的情况下，设备苗高、茎细、花朵大等。
2. 染色质重塑对植物生长发育的影响染色质重塑在植物生长发育中也起着重要的调节作用。
染色质重塑即改变染色质的物理状态通过调整染色体在核中的位置和形态，进而调节植物的基因表达。
通过研究发现，染色质的条件化重塑对胚胎发生、幼苗生长和器官发育等方面都有影响。
例如，拟南芥 (Arabidopsis thaliana) RCB产生的突变体RBR1中，染色质重塑与植物细胞的分裂及分化有密切关联。
植物表观遗传调控机制的研究进展
植物表观遗传调控机制的研究进展【植物表观遗传调控机制的研究进展】近年来，随着科技的发展，人们对于植物的研究也逐渐深入。
植物表观遗传调控机制是一项热门的研究领域，同时也是田间农民、园艺工作者和生物学家们关注的焦点。
在植物表观遗传调控领域，已经取得了很多不断更新的进展，下面将简要概述一些具体的研究进展。
1. DNA甲基化修饰DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，可以通过添加甲基基团来影响DNA重复序列、转录因子结合位点和组蛋白结构等方面的功能。
植物的DNA甲基化主要通过CpG和非CpG四种方式进行调节。
最新的研究表明，DNA甲基化在植物的发育、生长和逆境响应等方面发挥着重要的作用，如在调节DNA重复序列的稳定性、保护植物免受病原体和应激的攻击等方面发挥重要作用。
2. 染色质修饰染色质修饰是一种通过化学辅助改变染色质结构的表观遗传调控方式。
这个过程可以牢固地影响基因转录、DNA复制等过程。
一些为RNA依赖的蛋白质也可以通过测定靶纳米基因的mRNA来干预染色质核苷酸修饰。
最近的研究表明，在植物的发育、生长、逆境响应和遗传突变等方面存在着多种染色质修饰。
3. 转录后修饰转录后修饰是改变转录后mRNA成熟度和功能结构与稳定性的一种表观遗传调控方式。
研究表明，植物中存在多种可逆和不可逆转录后调控机制，包括capping、剪接等。
最近的研究表明，这些修饰方式可以非常精确地调节植物mRNA的表达和功能，并在植物的发育、生长和应激响应中发挥着关键的调节作用。
4. RNA修饰RNA修饰是一种改变RNA结构和功能的表观遗传调控方式，常见的RNA修饰方式有RNA甲基化和RNA剪切。
最新的研究表明，RNA修饰可以影响植物逆境响应、抗病、开花和干扰物RNA介导的抗病性等方面。
总之，植物表观遗传调控机制的研究进展为我们揭示了植物的多功效性、复杂性和多样性。
未来植物表观遗传调控领域的研究将持续地深入和拓展，从而为我们更好地了解植物的生长、发育和逆境响应提供更多的可能性。
植物生长的遗传与表观遗传调控研究
植物生长的遗传与表观遗传调控研究植物生长是一个复杂的过程，涉及到许多遗传因素的调控。
在过去的几十年里，科学家们对植物生长的遗传调控机制进行了广泛的研究。
最近，随着表观遗传学的兴起，人们对植物生长的表观遗传调控也越来越感兴趣。
本文将介绍植物生长的遗传与表观遗传调控研究的最新进展。
遗传调控是指通过基因的遗传信息，控制植物生长和发育的过程。
在植物生长中，基因是通过蛋白质合成的过程来进行调控的。
有些基因对植物生长起促进作用，而另一些基因则对植物生长起抑制作用。
科学家们通过研究这些基因的功能和相互关系，揭示了植物生长的遗传调控机制。
近年来，科学家们发现植物生长还受到表观遗传调控的影响。
表观遗传是指在不改变DNA序列的情况下，通过改变染色质结构和DNA甲基化等方式，来调控基因的表达。
通过研究植物生长中的表观遗传调控，我们可以深入理解植物生长的调控机制。
一个重要的表观遗传调控机制是染色质修饰。
研究发现，染色质的结构和DNA的紧密程度会影响基因的表达水平。
例如，在某些特定区域，染色质会被减弱，使得基因表达上调；而在其他区域，染色质会被增强，使得基因表达下调。
此外，DNA甲基化也是一个重要的表观遗传调控机制。
DNA甲基化是指通过在DNA分子上加上一个甲基基团，从而影响基因的表达。
通过研究DNA甲基化的变化，科学家们发现它与植物生长和发育密切相关。
除了染色质修饰和DNA甲基化，还有其他表观遗传调控机制对植物生长起着重要作用。
例如，非编码RNA（ncRNA）通过与mRNA相互作用，调控基因表达水平。
过去，人们对ncRNA的研究主要集中在动物界，但近年来，科学家们发现ncRNA在植物生长中也发挥着重要的调控作用。
最近的研究还发现，环境因素可以通过调控植物的表观遗传机制来影响植物生长。
例如，温度、光照和营养等环境因素可以通过调控染色质修饰和DNA甲基化等方式，来影响基因的表达。
这一发现揭示了环境与遗传、表观遗传之间的复杂关系，为揭示植物在特定环境下的适应机制提供了新的思路。
植物表观遗传学研究进展与展望
植物表观遗传学研究进展与展望植物表观遗传学是研究染色体与环境互作以及基因表达在非遗传因素控制下的分子基础的学科。
随着科技的不断进步，植物表观遗传学研究也越来越广泛深入。
本文将从植物表观遗传学的定义、基本原理、研究方法、新技术和未来展望等方面讲述其研究进展与展望。
一、植物表观遗传学的基本概念植物表观遗传学是研究生物表现型可塑性的基因调控机制的学科。
它涉及到了DNA甲基化、组蛋白修饰、RNA非编码、染色质重塑、基因剪切、基因甲基化改变、RNA干扰和基因组重组等多种基因表达和调控的方式。
植物表观遗传学的研究对象包括植物生长发育、环境胁迫响应、进化、遗传学、生态学、育种等多个方面，并且有望为种子植物的基因组的功能进化以及垂直途径上的遗传物质与环境的相互作用提供前所未有的机会。
二、植物表观遗传学的基本原理植物表观遗传学与生物学中的其他研究领域的区别在于，它强调环境因素对基因表达的影响，而这些影响是不可遗传的，因为它们可以通过细胞分裂和生殖事件来传递给下一代。
换言之，表观遗传变化是指生物不同阶段的染色体结构和功能的可逆性调节，并不涉及DNA序列变异。
正因为如此，在遗传学上对关键时期施加合适的干预，可以通过表观遗传调控技术在品种和繁殖上实现广泛应用。
三、植物表观遗传学的研究方法目前，植物表观遗传学的研究方法主要包括高通量测序、RNA干扰、CRISPR/Cas9技术和基因组编码，这些技术在植物表观遗传学领域的应用正在不断地拓展和丰富。
高通量测序技术（HTS）是指通过测序DNA和RNA来研究表观遗传学的方法，它可以同时研究一个或多个样本中的所有基因组部分，并且可以得到单个基因的表达信息。
RNA干扰技术是指通过应用RNA反向遗传学（RNA-mediated reverse genetics）来研究植物基因表达的方法。
CRISPR/Cas9技术是指利用Cas9酶的特异性切割作用，采用RNA指导序列靶向样本基因的技术，被广泛应用于基因组编辑技术中，包括修饰DNA、组蛋白和核酸等方面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 蛋白质共价修饰
在蛋白质的共价修饰中，最主要的是组蛋白的
收 稿 日 期 ：2008-05-19 作 者 简 介 ：王 霞 （1978-）， 女 ，吉 林 人 ，助 教 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 ：植 物 表 观 遗 传
2008 年第 6 期
王霞等：植物表观遗传学相关研究进展
15
共价修饰。 组蛋白的氨基端富含赖氨酸，具有极度 精细的变化区，可以发生包括乙酰化、去乙酰化、甲 基 化 、 磷 酸 化 、 泛 素 化 和 ADP 核 糖 基 化 等 多 种 修 饰 ， 通 过 改 变 染 色 质 的 状 态 来 影 响 DNA 与 转 录 因 子 的 结 合 ，由 此 构 成 多 种 多 样 的 组 蛋 白 密 码[7~9]。 这 种组蛋白密码可被一系列特定的蛋白质识别，并将 其转译成一种特定的染色质状态以实现对特定基 因的调节，从而扩大遗传密码的信息储存量。
察 到 RNA 介 导 的 异 染 色 质 的 形 成 ， 其 中 最 常 见 的 是 组 蛋 白 H3K9 的 甲 基 化 。 Mette 等[13]以 拟 南 介 和 烟 草 为 研 究 对 象 也 证 明 dsRNA 是 转 录 沉 默 和 DNA 甲 基 化 的 主 要 原 因 ；Allshire[14]通 过 对 转 基 因 植 物 的 研 究 发 现 ，基 因 沉 默 也 可 以 发 生 在 转 录 水 平 ，siRNA 在细胞核内与一种甲基化酶相互作用，引导同源的 DNA 序 列 甲 基 化[15]，产 生 转 录 水 平 基 因 沉 默 （trascri ptional gene silence，TGS）。
4 副突变
副 突 变 （Paramutation） 是 20 世 纪 50 年 代 首 次 在玉米中发现的， 而后在其它生物体中也有发现， 是指一个等位基因可以使其同源基因的转录产生 稳定可遗传变化的过程。 很明显这与孟德尔遗传法 则所认为的基因是独立遗传、互不干扰不，它强 调等位基因之间的相互作用。
最 典 型 的 例 子 就 是 玉 米 基 因 B-Intense （B-I）， 它 能 产 生 一 种 紫 色 素[16]。 但 是 如 果 B-I 与 这 种 基 因 的另一 个 版 本— ——B' 配 成 一 对 ，B-I 便 会 受 到 抑 制 ， 并只产生很少量的紫色素，使玉米秆大部分呈现绿 色 。 而 且 这 一 结 果 是 可 以 遗 传 的 ，即 使 B' 不 存 在 ， B-I 在 下 一 代 中 也 会 受 到 抑 制 [17]。 同 样 ， 拟 南 芥 的 FWA 基 因 与 玉 米 B-I 基 因 相 似 ，其 上 游 也 存 在 着 连 续 重 复 序 列 ，控 制 FWA 基 因 的 甲 基 化 状 态 。 因为在 MET1（methyltransferase 1）和 DDM1（decrease in DNA methylation 1） 突 变 的 情 况 下 ，FWA 基 因 会 异 常 表 达 ， 暗 示 着 FWA 基 因 的 正 常 表 达 与 胞 嘧 啶 甲 基 化 有 关 [18]。
Key words： ＤＮＡ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｉｎ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ ＲＮＡ ｉｎｄｕｃｅｄ ｇｅｎｅ ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ Ｐａｒａｍｕｔａｔｉｏｎ Ｇｅｎｏｍｉｃ ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ
1957 年 ，Waddington [1] 首 次 提 出 了 表 观 遗 传 学 （epigenetics） 概 念 。 随 着 生 物 学 的 发 展 ， 已 将 其 定 义为“基因功能的改变凡未牵涉到 DNA 的序列，又可 通过细胞的有丝分裂而 遗传者 ， 称为 epigenetics”[2]。 由此可见，对基因组而言，不仅是其序列包含遗传 信息，其修饰也可以记载遗传信息。
1 DNA 甲基化
DNA 甲 基 化 （DNA Methylation） 普 遍 存 在 于 动 植 物 细 胞 以 及 细 菌 基 因 组 中 ， 是 在 DNA 甲 基 转 移 酶 的 作 用 下 ， 使 S 腺 苷 甲 硫 氨 酸 （Sadomet，SAM） 的 甲基基团转移到胞嘧啶或腺嘌呤残基上（主要是胞 嘧 啶 ，腺 嘌 呤 偶 有 发 现 ），从 而 完 成 DNA 的 修 饰 。 胞 嘧 啶 的 甲 基 化 位 点 多 发 生 在 对 称 序 列 上 ，如 CG 岛 （CG islands）和 CNG 序 列 上 。 在 植 物 细 胞 内 至 少 有
研究表明， 高等植物核基因组甲基化程度较 高 ，约 20%～30%的 胞 嘧 啶 残 基 处 于 甲 基 化 状 态 。 其 主要特点有： 基因组中甲基化水平呈不均匀分布， 存在高甲基化、低甲基化和非甲基化区域；不同物 种、器官或组织以及不同发育时期其基因组甲基化 水平不同，即在一定的碱基位置可以发生从头开始 的 甲 基 化 或 去 甲 基 化 作 用[6]。 DNA 甲 基 化 能 够 影 响 DNA 和 蛋 白 质 的 相 互 作 用 ， 抑 制 基 因 的 表 达 ， 因 此，在基因表达、植物细胞分化以及系统发育中起 着非常重要的作用。
摘 要： 表观遗传学是研究没有 ＤＮＡ 序列变化，并且可以遗传的基因功能变化的学科。表观遗传在植物生长发 育过程中起着极其重要的作用，现对其主要研究内容及相关进展进行综述。
关键词： ＤＮＡ 甲基化 蛋白质共价修饰 染色质重塑 ＲＮＡ 介导的基因沉默 副突变 基因组印迹
Advances in Plant Epigenetics
6 基因组印迹
基 因 组 印 迹 （genomic imprinting）是 源 于 亲 本 特
16
生物技术通报 Biotechnology Bulletin
2008 年第 6 期
征 特 异 性 表 达 的 一 种 复 杂 的 遗 传 现 象 [19]， 可 能 与 胞 嘧啶的甲基化或染色质介导的表观遗传基因有密 切 相 关[20]。 1970 年 ，kermicl 发 现 在 玉 米 胚 乳 发 育 过 程中，基因 R-r 的表达与亲 本明显不同 ，母方印记 基因表达时糊粉层显现出颜色，而父方的印记基因 表达时则呈现斑点状或无色。
Ｗａｎｇ Ｘｉａ Ｑｉ Ｂａｏ Ｈｕ Ｌａｎｊｕａｎ
（Laboratory of Plant Epigenetics，School of Life Sciences，Northeast Normal University，Changchun 130024）
Abstract： Ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓ ｔｈａｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｅ ｇｅｎｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｈｅｒｉｔａｂｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ． Ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｌａｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｉｓ ｔｏｐｉｃ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．
3 RNA 介导的基因沉默
RNA 沉 默 （RNA silencing） 是 发 生 在 真 核 细 胞 中的一种特异的降解外来遗传因子的机制。 在植物 中 ，RNA 沉 默 可 以 分 为 转 录 后 基 因 沉 默 （PTGS） 和 RNA 引 导 DNA 甲 基 化 （RdDM）2 种 形 式 。 PTGS 是 Dicer （类 似 RNaseⅢ 的 酶 ） 剪 切 dsRNA 形 成 小 分 子 干 涉 RNA （siRNA）， 后 者 与 RNA 诱 导 沉 默 复 合 物 （RISC） 结 合 ， 指 导 同 源 的 互 补 mRNAs 在 特 异 序 列 降 解 。 RdDM 是 Dicer 剪 切 dsRNA 形 成 的 siRNA 使 与 之 同 源 互 补 的 靶 DNA 上 几 乎 全 部 的 C 残 基 都 发 生从头甲基化。
3 类 在 结 构 和 功 能 上 不 同 的 胞 嘧 啶 甲 基 转 移 酶[3，4]， 第 一 类 是 METⅠ甲 基 转 移 酶 家 族 ，在 甲 基 转 移 酶 中 占统治地位，是一种维持性甲基化酶，但是也可能 在重新甲基化中起作用；第二类是染色质甲基化酶 （CMT），是 植 物 特 有 的[5]，其 功 能 可 能 是 选 择 性 地 甲 基 化 异 染 色 质 区 域 的 DNA； 最 后 一 类 是 DNA 从 头 甲 基 化 酶 （de novo methyltransferase），与 哺 乳 动 物 细 胞 中 的 Dnmt3 相 似 。
5 染色质重塑
核小体结构的存在为染色质包装提供了便利， 但 DNA 与 组 蛋 白 八 聚 体 紧 密 结 合 却 为 基 因 的 表 达 设置了障碍，要打破这一障碍获得有活性的染色质 结构，可通过染色质重塑来实现 。 染色质重塑是指 在能量驱动下核小体的置换或重新排列。 它改变了 核小体在基因启动子区的排列，增加了基础转录装 置和启动子的可接近性。 染色质重塑的发生和组蛋 白 N 端 尾 巴 修 饰 密 切 相 关 ，尤 其 是 对 组 蛋 白 H3 和 H4 的 修 饰 。 修 饰 直 接 影 响 核 小 体 的 结 构 ，并 为 其 它 蛋 白 提 供 和 DNA 作 用 的 结 合 位 点 。
DOI:10.13560/ki.biotech.bull.1985.2008.06.009