研究所用的二、四倍體水稻的形態學與細胞學差異示意圖
多倍化又稱全基因組重復，在植物、動物和真菌中都經常發生。所有被子植物在進化過程中都至少經歷過一次多倍化事件，顯示出多倍化事件在植物進化中起到的關鍵作用。多倍化事件產生了大量新的遺傳材料，增加了基因組復雜性，為現存植物的成功進化提供了重要基礎。多倍化會給基因組造成強烈的沖擊和長期深遠的影響，多倍化事件發生后植物基因組的進化是一個動態的過程。因此，可以將多倍化事件發生后基因組的進化視為基因組對多倍化事件的應答并區分為短期效應和長期效應。無論短期效應還是長期效應，表觀遺傳修飾都會對基因組的變化產生影響。
中國科學院昆明植物研究所研究員高立志帶領的研究團隊，與華南農業大學教授劉向東合作，針對表觀遺傳修飾中的核心內容之一??DNA甲基化，采用人工合成第48世代的同源四倍體水稻（Oryzasativassp.indica,2n=48）及其對應世代的親本二倍體秈稻矮腳南特為材料，利用亞硫酸氫鹽轉化測序、小RNA測序、轉錄組測序等方法，在全基因組水平上開展了多倍化事件發生后DNA甲基化變異與基因組短期效應關系的研究。
結果表明，二、四倍體水稻的大部分基因表達水平沒有差異，四倍體水稻沒有因為基因拷貝數目的倍增而表現出劑量效應。轉座子DNA甲基化水平在基因組范圍內表現出廣泛的差異，四倍體水稻DNA轉座子的CHG和CHH甲基化水平普遍升高，同時伴隨著siRNAs豐度的增加。DNA轉座子甲基化水平的升高抑制轉座子鄰近基因的表達，使得盡管四倍體水稻基因的拷貝數目增加但大部分基因表達量維持在與二倍體相當的水平，表現出劑量補償效應。這一結果意味著多倍化對基因組造成的沖擊帶來了轉座子DNA甲基化水平的變異，大量地分布在常染色質區域的DNA轉座子甲基化水平的升高，很可能干擾了DNA轉座子周圍基因的表達，使得新產生的四倍體中絕大部分基因的表達水平與二倍體基因的表達水平相當，有利于緩沖多倍化剛發生時基因組即刻倍增與細胞環境結構不能迅速增加之間的矛盾，這可能是新產生的多倍體適應基因組加倍沖擊而成功存活的一條有效途徑。該研究成果首次為多倍化事件發生后植物基因組進化受表觀遺傳修飾影響的研究提供了重要的理論基礎。
該成果以Autotetraploidricemethylomeanalysisrevealsmethylationvariationoftransposableelementsandtheireffectsongeneexpression為題發表于國際期刊《美國國家科學院院刊》（ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica）。
該研究得到了云南省高端人才項目、云南省海外高層次人才引進計劃、云南省創新團隊、中國科學院“百人計劃”和國家自然科學基金的聯合支持。
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