Wetenschap
Epigenetische inzichten:hoe hybride populier scheuten regenereert
Het begrijpen van de regeneratie van planten op moleculair niveau is van cruciaal belang voor de vooruitgang op het gebied van genetische transformatie en genoombewerking. Eerdere studies hebben het belang van DNA-methylatie in modelorganismen onderstreept, maar de specifieke mechanismen in houtachtige planten zoals hybride populier blijven grotendeels onontgonnen. Vanwege deze uitdagingen is het essentieel om diepgaand onderzoek te doen naar de regeneratiemechanismen van bomen.
Het State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding aan de Nanjing Forestry University leidde een nieuwe studie, gepubliceerd in Horticulture Research op 24 januari 2024. Dit onderzoek verdiepte zich in allelspecifieke DNA-methylatie en genexpressie tijdens scheutorganogenese in weefselkweek van hybride populieren, waardoor een significante epigenetische dynamiek aan het licht kwam.
Met behulp van een hybride populier tussen soorten (Populus alba × P. glandulosa cv. 84 K) bestudeerde het onderzoeksteam nauwgezet het DNA-methylatielandschap tijdens de novo scheutorganogenese. Ze ontdekten een duidelijke afname in genoombrede DNA-methyleringsniveaus tijdens zowel directe als indirecte regeneratiefasen van scheuten.
Met name identificeerde de studie dat niet tot expressie gebrachte genen hypermethyleerden in vergelijking met tot expressie gebrachte genen, waarbij 75% van de genen een negatieve correlatie vertoonde tussen DNA-methylatie in de CG-context en genexpressie. De analyse onderstreepte ook de stabiliteit van allelspecifieke DNA-methylatieregio's (ASMR's) en hun beperkte verschuiving tijdens het regeneratieproces.
Deze bevindingen suggereren dat de epigenetische regulatie bij hybride populier relatief onafhankelijk is binnen de twee subgenomen, beïnvloed door cis-werkende genomische en epigenomische variaties.
Dr. Liang-Jiao Xue, de hoofdonderzoeker, merkte op:"Onze studie onthult de belangrijke rol van allelspecifieke DNA-methylatie bij het reguleren van genexpressie tijdens de regeneratie van planten. Dit inzicht is cruciaal voor het verbeteren van weefselkweektechnieken en de efficiëntie van genetische transformatie in houtige planten. ."
De bevindingen uit dit onderzoek hebben diepgaande gevolgen voor de bosbouw en de landbouw. Door de epigenetische mechanismen in hybride populier op te helderen, kunnen onderzoekers weefselkweekmethoden verbeteren, wat leidt tot efficiëntere veredeling en genetische verbetering van bomen.
Dit onderzoek opent nieuwe mogelijkheden voor het benutten van epigenetische modificaties om het regeneratievermogen van recalcitrante boomsoorten te verbeteren, wat uiteindelijk bijdraagt aan duurzame bosbouwpraktijken en verhoogde biomassaproductie.