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PacBio SMRT测序技术分析大豆 -根瘤共生系统共生关系形成过程中的全基因组甲基化组

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迄今为止,人们对于细菌从自由生存状态发展成共生状态的分化过程中,表观遗传学到底发挥着什么样的作用还知之甚少。来自佛罗里达大学和密苏里大学的研究人员利用模式共生体——大豆-固氮根瘤菌(Bradyrhizobium diazoefficiens),研究在这个状态过渡阶段中DNA甲基化的改变。
    作者采用长读长、能够直接检测碱基修饰的PacBio SMRT测序技术分别对自由生活状态、共生状态的根瘤菌基因组分别进行重测序和全基因组甲基化谱分析。作者对根瘤菌进行了完整组装,并且一共发现5个甲基化motif,包含43,061个甲基化位点。在这些甲基化位点中,2921个基因(占该菌基因组中所有基因的35.5%)中的3276个甲基化状态发生了变化,超过10%的甲基化变化发生在占总基因组大小7.4%的共生岛(symbiosis island)区域。作者还发现了共生特异性的甲基化motif——CCTTGAG motif,在1700个可能的甲基化位点中,有1361个A在共生过程中发生特异性甲基化。


   表1:PacBio SMRT测序检测到的甲基化motif情况

      通过整个基因表达谱分析数据,作者还发现,在共生岛(symbiosis island)区域的89个基因,以及全基因组范围内的768个基因在共生关系建立的过程中会发生甲基化并显著影响基因表达水平的改变。在这些基因中,9个已知的共生相关的基因参与了共生关系建立的整个过程,包括早期的侵染事件、根瘤发育、固氮酶的形成过程。 作者推断,存在诸多根瘤菌基因中的甲基化和基因表达改变相关联的现象表明,在共生状态形成过程中,细菌的表观遗传组可能起着非常重要的作用。

原文出处:
Davis-Richardson, Austin G., et al. "Integrating DNA Methylation and Gene Expression Data in the Development of the Soybean-Bradyrhizobium N2-Fixing Symbiosis." Frontiers in microbiology 7 (2016).

原文链接: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2016.00952/full
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