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小麦MBD基因家族的鉴定和特征分析

2021-06-22张新宁邢真真范姗姗孟凡荣

西北植物学报 2021年5期

张新宁,邢真真,李 静,范姗姗,孟凡荣*

(1 河南农业大学 生命科学学院,郑州 450002;2 河南农业大学 农学院,郑州 450046)

DNA甲基化是植物表观遗传修饰的主要形式之一,在转座子沉默、维持基因组稳定性、基因表达调控及基因组印记等过程中发挥重要功能[1]。研究发现,甲基结合蛋白(methyl-binding domain protein,MBD)能够特异识别并结合DNA甲基化位点,参与了核小体重塑因子和组蛋白去乙酰化酶的招募及转录抑制复合体的形成过程,通过表观修饰调控基因表达[2-3]。MBD蛋白中与甲基化DNA特异结合的最小区域为85个氨基酸,该区域能够形成由β折叠和α螺旋等组成的特殊楔形结构,其中位于β折叠区的Val、Arg、Tyr和Ser残基是识别甲基化DNA关键位点[4]。近年来,关于植物MBD蛋白的功能有了新的发现,例如拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)的AtMBD6蛋白参与了RNA介导的基因沉默[5],AtMBD7蛋白特异识别甲基化DNA位点,AtMBD9蛋白通过特异识别组蛋白乙酰化位点与AtMBD7蛋白共同参与了植物主动去甲基化的分子调控过程[6-7]。

植物MBD基因家族包含多个家族成员,已从拟南芥、水稻(OryzasativaL.)和玉米(ZeamaysL.)中分别鉴定到13、17和14个MBD基因[8]。根据氨基酸的相似性可以将拟南芥MBD蛋白分为8个亚类,其中第Ⅳ和Ⅵ亚类为双子叶植物所特有,水稻和玉米的MBD蛋白分属于其余6个亚类[9]。研究发现,MBD基因在植物生长发育过程中发挥着重要调控功能。例如,拟南芥的AtMBD8参与了开花基因FT和SOC1的表达调控[10],AtMBD9与开花抑制因子FLC的表达调控密切相关[11-12],AtMBD11的表达抑制也导致了拟南芥的育性下降和发育异常现象[13]。对玉米中MBD蛋白的研究发现,ZmMBD101蛋白通过与甲基化DNA的结合参与了组蛋白修饰调控及转座子沉默过程[14],而且一些ZmMBD基因受干旱和盐胁迫的诱导而呈现特定的响应模式[15]。……

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