[陳柏仰] 水稻再生過程中基因體DNA甲基化與轉錄體的變化

圖:研究水稻再生時的甲基化與基因轉錄變異。

粳稻與秈稻於不同再生時期(胚胎、癒傷組織、分株培養癒傷組織以及再生成功與失敗的癒傷組織),樣本收集後進行甲基化基因體及轉錄體定序。分析顯示,粳稻與秈稻的甲基化模式與基因表現模式依品系有著顯著分群,表示DNA甲基化可能是調控此二品系再生效率不同的因素之一。

 

粳稻(TNG67)與秈稻(IR64)的再生效率基於環境引發的體細胞變異(somaclonal variation)而有著顯著的差異。體細胞變異的產生可能部分歸因於表觀遺傳因素,例如DNA甲基化。此研究中,我們假設DNA甲基化是造成體細胞變異的因子,進而造成粳稻與秈稻的再生效率不同。我們收集水稻再生不同時間點的樣本:胚胎、癒傷組織、分株培養癒傷組織以及再生成功與失敗的癒傷組織,進行全基因體DNA甲基化及轉錄體分析。我們發現在癒傷組織形成之初有甲基化程度上升的現象,於再生開始時下降,而甲基化程度變異的位置大致上是隨機的,但也有部分位點在癒傷組織培養後期有持續性甲基化。於不同品系中我們各發現存在有不同的甲基化變異區,顯示不同品系的再生效率可能起因於這些不同的甲基化變異區。而這些甲基化變異區多半位於逆境反應與發育的分子調控路徑。此研究結果提供水稻組織培養時,各時期表觀遺傳與基因表現的圖譜,可作為水稻培養的參考依據。