水稻是重要的粮食作物，培育高产、稳产、优质等综合性状优良的水稻品种是科学研究和生产中的重大需求。籼稻和粳稻作为两个主要亚种，具有不同的农艺性状，相对而言籼稻产量较高，粳稻食用品质更好。在决定水稻综合性状的因素中，表观遗传修饰在其中起着关键作用，鉴定全基因组表观遗传修饰位点和解析调控网络是培育良种的基础。近日，中国农业科学院生物技术研究所谷晓峰课题组在《Molecular Plant （分子植物）》在线发表了题为“N6-Methyladenine DNA Methylation in Japonica and Indica Rice Genomes and Its Association with Gene Expression, Plant Development and Stress Responses”（粳稻和籼稻全基因组腺嘌呤甲基化修饰及调控基因表达、发育和胁迫机制）的研究论文。相关研究结果为水稻功能基因组学和表观遗传学研究提供了更完善的基因组信息和表观调控位点及机制，对作物产量等重要农艺性状的定点改良具有重要的理论和实践价值。
       论文以水稻功能基因组学研究中应用广泛的粳稻“日本晴”和籼稻“93-11”为研究材料，绘制了全基因组单碱基分辨率腺嘌呤甲基化图谱。基因表达数据关联分析表明，在重要生物学途径中，腺嘌呤甲基化与活跃表达的基因密切相关，参与生长发育、光合作用、逆境适应等生物学功能；研究同时显示，在胁迫环境下，籼稻和粳稻中腺嘌呤甲基化含量变化差异很大，对环境胁迫响应非常敏感，揭示了腺嘌呤甲基化调控籼稻和粳稻响应外界环境胁迫差异的分子机制。此外，本研究还大幅度提升了“日本晴”和“93-11”基因组的组装质量和注释准确度，可为基因序列分析、功能预测及研究提供基础，并对高质量水稻基因组的组装具有指导意义。
       DNA腺嘌呤甲基化（N6-methyideoxyadenosine，6mA）是近年来逐渐在多细胞生物中揭示的一类新表观遗传修饰，参与生长发育、基因表达调控、响应环境胁迫信号等多个方面，而目前在植物尤其是农作物上的研究及了解很少。谷晓峰课题组和合作者经过持续、深入研究，建立了系统的表观遗传技术体系和平台，揭示了DNA 腺嘌呤甲基化重要位点和调控基因等多个创新性结果，在《Molecular Cell（分子细胞） 》《Developmental Cell（发育细胞） 》《Molecular Plant（分子植物）》等高水平学术期刊上发表了多篇有影响的文章，引起了广泛关注。
       谷晓峰研究员为文章通讯作者，该研究得到了国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金、中国农业科学院农科英才等项目的资助。

      图 粳稻日本晴和籼稻93-11腺嘌呤甲基化分布图谱