如果你想以一杯橙汁開始你的一天，你應(yīng)該感謝表觀遺傳學(xué)。更具體地說，你應(yīng)該感謝DNA甲基化，因?yàn)樗罱蛔C明在甜橙果實(shí)的成熟過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。美國(guó)印第安納州普渡大學(xué)的Jian-Kang Zhu和中國(guó)科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心的Zhaobo Lang的合作發(fā)現(xiàn)了柑橘果實(shí)成熟過程中DNA甲基化和基因表達(dá)之間的緊密聯(lián)系。

Zhu和Lang小組先前的研究表明，呼吸躍變期的（產(chǎn)生乙烯）番茄果實(shí)在成熟過程中經(jīng)歷了整體DNA去甲基化。為了確定這種趨勢(shì)是否也適用于其他水果，他們將他們的植物表觀遺傳學(xué)技術(shù)應(yīng)用于非呼吸躍變期甜橙的成熟過程。使用單堿基分辨率全基因組重亞硫酸鹽測(cè)序（WGBS），他們繪制了柑橘果實(shí)成熟5個(gè)不同階段的全基因組DNA甲基化圖譜，并使用RNA-seq生成了相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組圖譜。以下是具體細(xì)節(jié)：

在甜橙果實(shí)發(fā)育和成熟期間，全基因組DNA甲基化的增加

與番茄不同的是，在120天的成熟過程中，柑橘果實(shí)基因組的DNA甲基化程度總體增加。

在同一時(shí)間段內(nèi)，去甲基化酶基因的轉(zhuǎn)錄本水平也有相應(yīng)的逐漸下降。

總體甲基化水平的增加可能是由于去甲基化酶基因的下調(diào)，而不是甲基化的增加。

數(shù)百個(gè)基因啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化與基因表達(dá)的陽性和陰性變化均有關(guān)聯(lián)，基因本體論分析顯示：

參與光合作用、細(xì)胞壁維持和發(fā)育的基因下調(diào)。

脫落酸信號(hào)傳導(dǎo)（對(duì)成熟很重要）以及類固醇和芳香族代謝相關(guān)基因的上調(diào)。

將DNA甲基化抑制劑應(yīng)用于未成熟的柑橘果實(shí)可防止脫綠（成熟）。

這項(xiàng)研究證明了DNA甲基化在柑橘果實(shí)成熟過程中的作用。但是，也還有其他激素和遺傳控制措施。這些成分如何協(xié)同作用來調(diào)節(jié)成熟過程還需要進(jìn)一步的探索。

參考文獻(xiàn)：

Huang H, Liu R, Niu Q, et al. Global increase in DNA methylation during orange fruit development and ripening. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019;116(4):1430-1436.

1.       重亞硫酸鹽能將基因組中未發(fā)生甲基化的C堿基轉(zhuǎn)換成U，進(jìn)行PCR擴(kuò)增后變成T，而有甲基化修飾的C堿基則不發(fā)生改變。這樣便將具有甲基化修飾的C堿基與不具有甲基化修飾的C堿基區(qū)分開來。再結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)，得到單堿基分辨率的全基因組DNA甲基化圖譜。WGBS是甲基化測(cè)序的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

2.       RNA-seq是針對(duì)真核特定細(xì)胞類型產(chǎn)生的所有mRNA，從整體水平研究基因表達(dá)量以及基因結(jié)構(gòu)，揭示特定生物學(xué)過程以及疾病發(fā)生過程中的分子機(jī)理。適用于有參考基因組和無參考基因組真核生物。