張 穎　蔡小桃　謝炳春　韋麗麗　徐小萬　張碧佩　吳智明

摘? 要：DNA甲基化與去甲基化是表觀遺傳修飾中一種保守的分子機(jī)制，參與植物生長(zhǎng)發(fā)育、次生代謝和逆境脅迫響應(yīng)等多種生物過程，受DNA甲基化修飾酶基因的調(diào)控。為了解DNA甲基化修飾酶基因在辣椒基因組中的特征，利用生物信息學(xué)手段鑒定出14個(gè)辣椒DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶基因，并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)分析。結(jié)果表明：辣椒基因組中含10個(gè)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和4個(gè)去甲基化酶基因，這些基因編碼的氨基酸介于294～2037 aa之間，不均勻分布于除6號(hào)和11號(hào)染色體外的其余10條染色體上，基因所含的外顯子數(shù)目在1～21之間，關(guān)系較近的基因擁有的保守域基本一致。組織特異性表達(dá)結(jié)果顯示，和在所有組織的表達(dá)量均很低，而和在所有組織中表達(dá)量均較高。通過qPCR分析基因在高溫和鹽脅迫下的表達(dá)模式，對(duì)比高溫處理的整個(gè)時(shí)期，發(fā)現(xiàn)處理3?h的材料中甲基化修飾酶基因表達(dá)量變化最明顯，上調(diào)最高的基因分別為和;鹽脅迫誘導(dǎo)下的材料在12?h處理時(shí)甲基化修飾酶基因最敏感，有9個(gè)基因表達(dá)量達(dá)到峰值，上調(diào)最高的基因分別為和。本研究為進(jìn)一步揭示辣椒DNA甲基化修飾酶基因家族在表觀遺傳學(xué)中的調(diào)控作用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：辣椒;DNA甲基化;果實(shí)發(fā)育;非生物脅迫;表達(dá)分析

中圖分類號(hào)：S813.3??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Identification and Expression Analysis of the DNA Methyltransferase and Demethylase Gene Families in L.

ZHANG Ying CAI Xiaotao ?XIE Bingchun WEI Lili XU Xiaowan ZHANG Bipei WU Zhiming

1. College of Horticulture and Landscape Architecture， Zhongkai University of Agriculture and Engineering， Guangzhou， Guangdong 510225， China; 2. Vegetable Research Institute， Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Guangdong Key Laboratory for New Technology Research of Vegetables， Guangzhou， Guangdong 510640， China

DNA methylation or demethylation is a highly conserved epigenetic modification involved in the regulation of numerous biological processes， including plant growth and development， secondary metabolism， and response to abiotic stresses， which controlled by DNA methyltransferase and demethylase genes. To fully understand the characteristics of DNA methylation modifying enzyme genes in the pepper genome， a total of 10 putative DNA methyltransferase and 4 demethylase genes were identified in pepper in the present study by using bioinformatics methods. The amino acids encoded by the genes were between 294–2037?AA. The genes were located on 10 different chromosomes， the number of exons contained in the 14 genes is between 1 and 21. The conserved motif compositions and exon-intron structures were systematically analyzed， and the results strongly supported the classi?cation. Transcriptome data analysis proved that the expression levels of family member genes in different organs of pepper and different stages of fruit development were different. Among them， and showed the lowest expression in all organs， while and showed the highest. The expression pattern of genes under high temperature and salt stress was analyzed by qPCR. Compared with the whole period of high temperature treatment， it was found that the expression of methylation modifying enzyme gene changed most obviously in materials treated for 3 hours， and the genes with the highest up-regulation were and ， respectively. The methylation modifying enzyme gene of the materials induced by salt stress was the most sensitive when treated for 12 hours， and the expression of 9 genes reached the peak， and the genes with the highest up-regulation were and. This study would provide a theoretical reference for further revealing the regulatory role of pepper DNA methylation modifying enzyme gene family in epigenetics.

pepper （ L.）; DNA methylation; fruit development; abiotic stress; expression

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.02.004

表觀遺傳（epigenetics）是指不依賴DNA序列的改變所產(chǎn)生的可遺傳的變異，在動(dòng)植物界均普遍存在。DNA甲基化（DNA methylation）與去甲基化（demethylation）是表觀遺傳修飾中最早發(fā)現(xiàn)且非常保守的分子機(jī)制之一，通過改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性或DNA與蛋白質(zhì)的相互作用方式調(diào)控基因的表達(dá) 。已有研究表明，植物DNA甲基化參與許多生物學(xué)過程的調(diào)控，在維持基因組穩(wěn)定、組織器官的生長(zhǎng)發(fā)育及響應(yīng)脅迫應(yīng)答等過程中均發(fā)揮了重要作用。

植物DNA甲基化修飾過程通常由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase）和DNA去甲基化酶（DNA demethylase）共同作用，前者主要包括甲基轉(zhuǎn)移酶MET1（Methyltransferase 1）、染色質(zhì)甲基化酶CMT3（Chromomethylase 3）和結(jié)構(gòu)域重排甲基轉(zhuǎn)移酶DRMs（Domain-rearranged methyltransferases）等，分別負(fù)責(zé)CG、CHG和CHH（H=A，C或T）的甲基化修飾。DNA去甲基化酶基因通常都含有保守的DNA糖苷酶結(jié)構(gòu)域，屬于DNA葡萄糖基酶（DNA glycosylases）家族，如DME（DEMETER）、DML2和DML3（DEMETER-like proteins 2 and 3）和沉默抑制子ROS1（Repressor of Silencing 1）等 ?；诨蚪M水平的生物信息學(xué)分析，目前研究者已分別從擬南芥、水稻、玉米、花生、丹參、番茄、茶和石斛等多種植物中鑒定出8～14個(gè)不等的DNA甲基化修飾酶基因，對(duì)這些基因功能的研究主要集中在模式植物如擬南芥、水稻和番茄中，基因突變后可引起擬南芥、水稻整個(gè)或部分基因組DNA甲基化水平發(fā)生改變。

辣椒（spp.）是重要的茄科蔬菜作物，原產(chǎn)于墨西哥和中南美洲，約在明朝末年經(jīng)絲綢之路和東南亞海路傳入我國(guó)。我國(guó)辣椒年播種面積超過200萬hm，是種植面積最大的蔬菜種類之一。本研究團(tuán)隊(duì)前期運(yùn)用甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性技術(shù)（methylation sensitive amplified polymorphism， MSAP）分析了一年生辣椒（ L.）和中華辣椒（ Jacq.）種間與種內(nèi)DNA甲基化多樣性，發(fā)現(xiàn)辣椒表觀遺傳十分豐富。同時(shí)分析了高溫高濕脅迫下辣椒基因組DNA甲基化水平及狀態(tài)的變化，推測(cè)DNA去甲基化可能是辣椒耐高溫高濕的機(jī)制之一。最近也有研究表明，DNA甲基化修飾酶基因與植物激素相互作用，參與辣椒果實(shí)成熟的調(diào)控。其他有關(guān)辣椒DNA甲基化表觀遺傳調(diào)控的研究甚少。

2014年，韓國(guó)和中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)連續(xù)完成了對(duì)辣椒基因組的測(cè)序，為后續(xù)辣椒應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供了重要支撐。本研究通過生物信息學(xué)手段從辣椒基因組中鑒定DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和DNA去甲基化酶家族成員，對(duì)其結(jié)構(gòu)、染色體定位、系統(tǒng)進(jìn)化、蛋白質(zhì)保守序列進(jìn)行分析，并比較該基因家族在辣椒不同組織及在逆境處理下的表達(dá)模式，為進(jìn)一步挖掘辣椒甲基化修飾酶基因的功能提供參考依據(jù)。

? 材料與方法

? 材料

供試材料為一年生辣椒（Capsicum annuum L.）栽培種‘遵辣1號(hào)’（Zunla-1），由遵義市農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所提供。種子經(jīng)浸泡過夜，28℃催芽，出芽后播種于裝有專用育苗基質(zhì)的50孔穴盤，待植株長(zhǎng)至5～6片真葉，一批露地種植于仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院教學(xué)科研基地，按常規(guī)栽培管理;另一批用于逆境處理試驗(yàn)。逆境試驗(yàn)選擇長(zhǎng)勢(shì)良好且長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，分別經(jīng)42℃高溫和200?mmol/L NaCl脅迫處理，以未經(jīng)處理正常生長(zhǎng)的材料作為對(duì)照（CK），處理后0、3、6、12?h采取辣椒葉片，每個(gè)處理10株，設(shè)3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，液氮速凍后立即放入–80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

? 方法

1.2.1? 辣椒DNA甲基化修飾酶基因家族成員的鑒定? 在擬南芥基因組數(shù)據(jù)庫（https：//www. arabidopsis.org/）搜索獲得擬南芥中DNA甲基化修飾酶基因：（AT5G49160.1）、（AT1G80740.1）、（AT4G19020.1）、（AT1G69770.1）、（AT5G25480.1）、（AT5G15380.1）、（AT5G04560.2）、（AT3G10010.1）、（AT4G34060.1）和（AT2G36490.1），下載基因相應(yīng)的蛋白質(zhì)序列，在茄科植物基因組數(shù)據(jù)庫（https：// solgenomics.net/marker/SGN-M8338/details）選擇辣椒基因組蛋白質(zhì)序列庫（Zunla v2.0）進(jìn)行BLASTP比對(duì)。利用ProtParam（http：//web.expasy. org/protparam/）對(duì)甲基化修飾酶基因進(jìn)行理化性質(zhì)分析，預(yù)測(cè)等電點(diǎn)。

1.2.2? 基因定位及結(jié)構(gòu)分析 ?從辣椒基因組網(wǎng)站獲取DNA甲基化基因所在的染色體位置及染色體大小，利用MapChart 2.2制作染色體定位圖。同時(shí)從數(shù)據(jù)庫下載基因的DNA和cDNA序列，利用在線工具GSDS 2.0（http：//gsds.cbi.pku.edu. cn/）對(duì)甲基化修飾酶基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示。利用MEME（https：//meme-suite.org/meme/）在線分析軟件分析蛋白質(zhì)中的保守結(jié)構(gòu)域。

1.2.3? 構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹? 為研究DNA甲基化修飾酶基因的進(jìn)化關(guān)系，從NCBI分別下載馬鈴薯、番茄等物種中相應(yīng)基因的蛋白質(zhì)序列，采用MEGA-X軟件內(nèi)置的Clustal W軟件對(duì)蛋白序列進(jìn)行多重比對(duì)，默認(rèn)軟件本身參數(shù)設(shè)置。使用鄰接法（neighbor-joining method，NJ）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，并對(duì)構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹進(jìn)行自檢，bootstrap值設(shè)為1000。

1.2.4? 組織特異性表達(dá)特征分析? 利用辣椒基因組測(cè)序中獲得的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，分析辣椒甲基化修飾酶基因的表達(dá)特征，其中包含‘遵辣1號(hào)’辣椒不同組織（根、莖、葉、花和不同時(shí)期的果實(shí)等）所有注釋基因的表達(dá)數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)錄本豐度用 FPKM（fragments per kilo bases per million reads）值表示。家族成員在不同組織中的FPKM值，取對(duì)數(shù)（logFPKM）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用TBtools繪制表達(dá)量熱圖。

1.2.5? RNA提取與qPCR表達(dá)分析? 采用試劑盒（華越洋）提取組織RNA。用1.5%普通瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA的完整性，同時(shí)用核酸蛋白儀測(cè)定RNA的濃度。反轉(zhuǎn)錄合成cDNA并以此為模板，在CFX96 Connect實(shí)時(shí)定量PCR分析儀（Bio-Rad）上進(jìn)行基因表達(dá)分析。擴(kuò)增體系為25?μL：其中含100 ng/μL cDNA 2?μL，上下游引物（0.2 μmol/L）各0.5 μL，TB Green Ex Taq（TaKaRa公司）12.5?μL，ddHO 9.5?μL，擴(kuò)增程序?yàn)椋?5℃預(yù)變性30?s;95℃變性5?s，60℃退火30?s，40個(gè)循環(huán)。用2法計(jì)算基因相對(duì)表達(dá)量，所得數(shù)據(jù)運(yùn)用Origin軟件作圖。本研究所用qPCR引物見表1。

? 結(jié)果與分析

? 辣椒甲基化修飾酶基因的鑒定與分布

通過序列比對(duì)并去除重復(fù)，在‘遵辣1號(hào)’基因組中共鑒定獲得14個(gè)DNA甲基化修飾酶基因（表2），包括10個(gè)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶基因和4個(gè)DNA去甲基化酶基因，分別是2個(gè)MET基因（和），3個(gè)CMT基因（、和），4個(gè)DRM基因（、CaDRM1-like1、和）和1個(gè)DNMT2基因（），

2個(gè)DME和DML基因（和）和2個(gè)ROS1基因（和）。這些基因編碼蛋白質(zhì)的氨基酸長(zhǎng)度范圍為294～2037?aa，CDS序列長(zhǎng)度為885～5835?bp，等電點(diǎn)在4.77～9.41之間。從基因在染色體上的分布看，除6號(hào)和11號(hào)染色體外，其余10條染色體均有分布（圖1）。14個(gè)基因中有3個(gè)分布在12號(hào)染色體中，2個(gè)分布在1號(hào)染色體上，2個(gè)分布在10號(hào)染色體上，其余均單獨(dú)分布在2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、7號(hào)、8號(hào)和9號(hào)染色體上。

?辣椒甲基化修飾酶基因的結(jié)構(gòu)分析

利用GSDS 2.0和MEME結(jié)構(gòu)域在線分析工具，得到辣椒甲基化修飾酶基因的結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)Motif分析的分布圖（圖2、圖3）。圖2展示了基因的內(nèi)含子與外顯子，其中含有21個(gè)外顯子，而僅有1個(gè)外顯子。通過分析預(yù)測(cè)辣椒DNA甲基化修飾酶基因編碼蛋白中的保守結(jié)構(gòu)域可知，關(guān)系較近的基因擁有的保守域基本一致。如和同時(shí)包含motif2、moti4、motif5和motif9;和共同擁有motif2、moti4和motif9;而motif7和motif8僅在DRMs中出現(xiàn)，motif1、motif3、motif6和motif10僅在DNA去甲基化酶基因（和）中出現(xiàn)（圖3）。保守motif的分布預(yù)示著辣椒的這些甲基化修飾酶基因進(jìn)化過程相對(duì)保守。

? 辣椒甲基化修飾酶基因的系統(tǒng)進(jìn)化分析

為探究辣椒和其他物種DNA甲基化修飾酶基因的同源進(jìn)化關(guān)系，以擬南芥、辣椒、番茄和馬鈴薯中DNA甲基化修飾酶基因編碼的蛋白質(zhì)序列為材料，利用MEGA-X構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹（圖4）。結(jié)果顯示，辣椒基因組中的DNA甲基化修飾相關(guān)酶基因與擬南芥中該基因家族的分類結(jié)果一致。首先可將DNA甲基化修飾相關(guān)酶基因分為兩大類，即I類DNA甲基轉(zhuǎn)移酶基因和II類DNA去甲基化酶基因。DNA甲基轉(zhuǎn)移酶基因家族可分為a、b、c和d四個(gè)亞家族，分別為DRMs、DNMT2、MET1和CMT3。DNMT2亞家族中的成員最少，僅包含1個(gè)基因（），CMT3亞家族中包含3個(gè)辣椒CMT基因。DRMs亞家族中成員最豐富，包含4個(gè)辣椒DRM基因。在同科的馬鈴薯和番茄中，幾乎都能找到辣椒DNA甲基化修飾相關(guān)酶基因?qū)?yīng)的同源基因。

? 辣椒甲基化修飾酶基因在不同組織的時(shí)空表達(dá)模式分析

利用辣椒不同組織（包括根、莖、葉、花蕾、花、不同發(fā)育時(shí)期的果實(shí)）RNA-Seq數(shù)據(jù)庫中辣椒DNA甲基化修飾酶基因?qū)?yīng)轉(zhuǎn)錄本的FPKM值，繪制基因表達(dá)熱圖（圖5）。結(jié)果顯示，和在辣椒所有組織的表達(dá)量均很低，特別是，幾乎在辣椒所有組織中均不表達(dá);而和在所有組織中表達(dá)量均較高，特別是，在根、莖和葉中的表達(dá)量均是最高的。在花蕾中，和表達(dá)量最高，而在開放的花中，、和表達(dá)量居前三。

本研究詳細(xì)分析了相關(guān)基因在辣椒果實(shí)發(fā)育與成熟過程中的表達(dá)情況。結(jié)果顯示，除幾乎不表達(dá)外，其他基因呈現(xiàn)不同的表達(dá)模式。在果實(shí)膨大過程中（F-Dev1～F-Dev5），和表達(dá)量一直較高，隨著果實(shí)的發(fā)育，、CaMET1-like和的表達(dá)量逐步升高，在綠熟期前后達(dá)到最大值;與之相反，隨著果實(shí)的發(fā)育，、和的表達(dá)量逐步降低，在綠熟期前后達(dá)到最小值。在果實(shí)成熟（變色轉(zhuǎn)紅，F(xiàn)-Dev5～F- Dev9）過程中，、、和均表現(xiàn)出逐步下調(diào)的趨勢(shì)，在完全成熟的果實(shí)中表達(dá)量達(dá)到最低值。

? 辣椒甲基化修飾酶基因在高溫脅迫下的時(shí)空表達(dá)模式分析

對(duì)高溫脅迫處理下基因的表達(dá)模式進(jìn)行qPCR驗(yàn)證（圖6），結(jié)果顯示，在高溫脅迫處理后，基因表達(dá)呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。其中，和受高溫脅迫表達(dá)量顯著降低，分別在3 h和6 h達(dá)到顯著差異。有9個(gè)基因呈現(xiàn)先上升后降低再上升的規(guī)律。處理后3?h，除外，另外8個(gè)基因相比于其他時(shí)期表達(dá)量最突出。其中表達(dá)量變化最顯著的是與對(duì)照相比其表達(dá)量上調(diào)8倍，變化量最不明顯的是，上調(diào)不到1倍。和在處理12?h后，表達(dá)量出現(xiàn)峰值，分別上調(diào)11倍和25倍。DNA甲基化修飾酶基因的表達(dá)量隨高溫脅迫呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，推測(cè)這些基因在辣椒響應(yīng)高溫脅迫過程中具有一定的調(diào)控作用。

?辣椒甲基化修飾酶基因在鹽脅迫下的時(shí)空表達(dá)模式分析

對(duì)鹽脅迫下的13個(gè)基因進(jìn)行qPCR驗(yàn)證，結(jié)果見圖7。13個(gè)基因在鹽脅迫后12 h內(nèi)的表達(dá)量發(fā)生顯著變化。和受鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，呈現(xiàn)逐步升高的趨勢(shì)，在12 h表達(dá)量達(dá)到最高，其中表達(dá)量差異變化最大的是，與對(duì)照相比上調(diào)9倍，變化最小的，與對(duì)照相比上調(diào)1.5倍。與之相反，、和在鹽脅迫處理后，表達(dá)量顯著降低。和呈現(xiàn)先抑制表達(dá)后誘導(dǎo)表達(dá)的趨勢(shì)。辣椒DNA甲基化修飾酶基因在鹽脅迫下呈現(xiàn)不同的表達(dá)模式，推測(cè)這些基因參與辣椒鹽脅迫響應(yīng)誘導(dǎo)的機(jī)制可能不同。

? 討論

DNA甲基化是由甲基化修飾酶基因催化S-腺苷甲硫氨酸（SAM）上的甲基與基因組DNA上的胞嘧啶第5位碳原子進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，將其修飾為5-甲基胞嘧啶（5-mC）的過程。DNA甲基化修飾酶（包括DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和DNA去甲基化酶）在調(diào)控甲基化與否和甲基化水平高低中起著非常重要的作用。DNA甲基化修飾酶家族的全基因組學(xué)鑒定已在擬南芥、水稻、玉米和番茄等多種植物中有過報(bào)道，部分基因如、在模式植物擬南芥和水稻中的功能也有一些深入研究。然而關(guān)于辣椒DNA甲基化修飾酶基因的研究還鮮見報(bào)道。因此，本研究基于已測(cè)序的辣椒基因組數(shù)據(jù)庫鑒定出DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和DNA去甲基化酶基因家族成員，并通過全面的生物信息學(xué)分析和表達(dá)分析，為辣椒甲基化修飾酶基因的功能挖掘提供參考依據(jù)。

辣椒基因組中共包含10個(gè)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶基因和4個(gè)DNA去甲基化酶基因，與同科的番茄、馬鈴薯中報(bào)道的基因數(shù)量一致，比花生基因組中報(bào)道的少，這一差異的發(fā)生可能因?yàn)椴煌锓N間基因組大小和復(fù)制方式存在差異。一般來說，在系統(tǒng)進(jìn)化樹上聚集在同一亞族的基因可能具有類似的功能。本研究對(duì)擬南芥、番茄、馬鈴薯和辣椒的甲基化修飾酶基因進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系分析，辣椒DNA甲基化修飾酶基因家族可分為a、b、c和d四個(gè)亞家族，分別為DRMs、DNMT2、MET1和CMT3，分類結(jié)果與前人在擬南芥中的報(bào)道一致。說明辣椒DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶基因家族進(jìn)化相對(duì)保守。

基因的組織特性表達(dá)特征一定程度上與基因的功能密切相關(guān)。已有研究結(jié)果表明，DNA甲基化修飾酶基因在植物不同組織和不同發(fā)育時(shí)期的果實(shí)表現(xiàn)出特異性表達(dá)。如柑橘在幼苗和嫩葉中偏好表達(dá)，番茄中的在幼嫩組織中表達(dá)量高。番茄中4個(gè)DNA去甲基化酶基因（～），在所有組織中的表達(dá)量極低，和在葉片、

花和幼果中表達(dá)量高，并均隨器官發(fā)育成熟，表達(dá)量降低;隨果實(shí)發(fā)育與成熟，從轉(zhuǎn)色期開始的表達(dá)量極顯著升高，在橙色果實(shí)中表達(dá)量最高。本研究發(fā)現(xiàn)，在辣椒莖和根組織中的相對(duì)表達(dá)量最高，和在辣椒花蕾組織中相對(duì)表達(dá)量高于其他基因，推測(cè)其在花蕾發(fā)育中發(fā)揮促進(jìn)作用。辣椒果實(shí)發(fā)育過程中，隨著果實(shí)的發(fā)育，、和的表達(dá)量逐步升高，在綠熟期前后達(dá)到最大值，反方，隨著果實(shí)的發(fā)育，、和 的表達(dá)量逐步降低，在綠熟期前后達(dá)到最小值，推測(cè)他們參與了辣椒果實(shí)發(fā)育與成熟過程的調(diào)控。另外，對(duì)柑橘果實(shí)發(fā)育與成熟過程的甲基化組學(xué)分析表明，柑橘果實(shí)發(fā)育與成熟過程伴隨DNA甲基化水平的升高，DNA去甲基化酶基因表達(dá)量降低，最終激活A(yù)BA信號(hào)基因的表達(dá)觸發(fā)了柑橘果實(shí)的成熟。今后也可對(duì)辣椒果實(shí)發(fā)育過程中的甲基化組進(jìn)行分析，有利于更深入地解析DNA甲基化在辣椒果實(shí)發(fā)育中的調(diào)控作用。

當(dāng)植物遭受非生物脅迫時(shí)，其體內(nèi)的DNA甲基化會(huì)迅速發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，從而調(diào)控相關(guān)脅迫應(yīng)答基因的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)植物對(duì)非生物脅迫的快速響應(yīng)。而DNA甲基化修飾酶基因也會(huì)響應(yīng)脅迫應(yīng)答，基因的表達(dá)量發(fā)生變化。如玉米中的、、和在干旱和鹽脅迫下表達(dá)量顯著下調(diào)，而、、和的表達(dá)不受干旱和鹽脅迫誘導(dǎo)。在低溫脅迫下，番茄和的表達(dá)明顯受到抑制;而在鹽脅迫下，的表達(dá)量顯著升高，在4?h達(dá)到峰值，在12?h后表達(dá)量增加了13倍，而和的表達(dá)幾乎不受鹽脅迫影響。茶樹中6個(gè)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶基因，包括、、、、和在冷脅迫下均顯著下調(diào)，干旱脅迫下，、、和在12?h表達(dá)量顯著降低，而、和等基因顯著上調(diào)表達(dá)。石斛基因組中DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和DNA去甲基化酶基因的表達(dá)也受冷脅迫和干旱脅迫誘導(dǎo)或抑制，呈現(xiàn)不同的表達(dá)特性。本研究分析了辣椒DNA甲基化修飾酶基因在高溫（42℃處理）和鹽（200?mmol/L NaCl）脅迫下基因的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)和受高溫脅迫表達(dá)量顯著降低，同時(shí)、和等表達(dá)量顯著上調(diào)，研究結(jié)果與在茶樹中的研究一致。在鹽脅迫下，有的基因如和的表達(dá)量逐步升高，有的基因如、和的表達(dá)量顯著降低。也有一些基因如和呈現(xiàn)先抑制表達(dá)后誘導(dǎo)表達(dá)的趨勢(shì)。辣椒DNA甲基化修飾酶基因在鹽脅迫下呈現(xiàn)不同的表達(dá)模式，推測(cè)這些基因參與辣椒鹽脅迫響應(yīng)誘導(dǎo)的機(jī)制可能不同。本研究結(jié)果為進(jìn)一步揭示辣椒甲基化修飾酶基因的功能提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

1. Simon W C， Ian R H， Steven E J. Gardening the genome： DNA methylation in [J]. Nature Reviews Genetics， 2005， 6（7）： 351-360.
2. Ahmad F， Huang X， Lan H X， Huma T， Bao Y M， Huang J， Zhang H S. Comprehensive gene expression analysis of the DNA （cytosine-5） methyltransferase family in rice （ L.）[J]. Genetics and Molecular Research， 2014， 13（3）： 5159-5172.
3. Li J， Li C L， Lu S F. Identification and characterization of the cytosine-5 DNA methyltransferase gene family in [J]. PeerJ， 2018， 6（6）： 4461-4476.
4. Guo X H， Xie Q， Li B Y， Su H Z. Molecular characterization and transcription analysis of DNA methyltransferase genes in tomato （）[J]. Genetics and Molecular Biology， 2020， 43（1）： 295-310.
5. Zhu C， Zhang S， Zhou C Z， Chen L， Fu H F， Li X Z， Lin Y L， Lai Z X， Guo Yu Q. Genome-wide investigation and transcriptional analysis of cytosine-5 DNA methyltransferase and DNA demethylase gene families in tea plant （ ） under abiotic stress and withering processing[J]. PeerJ， 2020， 8（8）： 8432-8440.
6. Yu Z M， Zhang G H， Teixeira S J， Li M Z， Zhao C H， He C M， Si C， Zhang M Z， Duan J. Genome-wide identification and analysis of DNA methyltransferase and demethylase gene families in reveal their potential functions in polysaccharide accumulation[J]. BMC Plant Biology， 2021， 21（1）： 2811-2838.
7. Elena Z， Matt G， Andrea K， Peter M. DNA methylation activity of METHYLTRANSFERASE 1 （MET1） partially restores body methylation in [J]. The Plant Journal， 2012， 71（6）： 1029-1037.
8. Park J， Frost J M， Park K， Ohr H， Park G T， Kim S， Eom H， Lee I， Brooks J S， Fischer R L， Choi Y. Control of DEMETER DNA demethylase gene transcription in male and female gamete companion cells in [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2017， 114（8）： 2078-2083.
9. Jiang J J， Liu J， Sanders D， Qian S M， Ren W D， Song J， Liu F Q， Zhong X H. UVR8 interacts with DNA methyltransferase and suppresses DNA methylation in Arabidopsis[J]. Nature Plants， 2021， 7（2）： 184-197.
10. Takaki Y， Yasuyo J， Rie T， Ikuo N， Shigeru I. The gene encoding a maintenance DNA methyltransferase is indispensable for normal development in rice[J]. Plant Molecular Biology， 2014， 85（3）： 219-232.
11. 李? 濤， 徐小萬， 李? 穎， 李明珠， 王恒明， 徐曉美， 羅少波. 一年生辣椒（L.）與中華辣椒（Jacquin）DNA甲基化多樣性分析[J]. 分子植物育種， 2014， 12（2）： 306-315.LI T， XU X W， LI Y， LI M Z， WANG H M， XU X M， LUO S B. DNA methylation diversity analysis of annual pepper （L.） and Chinese pepper （Jacquin）[J]. Molecular Plant Breeding， 2014， 12（2）： 306-315. （in Chinese）
12. Kumar G， Rattan U K， Singh A K. Chilling-mediated DNA methylation changes during dormancy and its release reveal the importance of epigenetic regulation during winter dormancy in apple （ × domestica Borkh.）[J]. PLoS One， 2016， 11（2）： 934-966.
13. Reiser L， Rhee S Y. Using the Arabidopsis information resource （TAIR） to find information about genes [J]. Current Protocols in Bioinformatics， 2005， 9（1）： 1-51.
14. QIN C， YU C H， SHEN Y， FANG X D， CHEN L. Whole- genome sequencing of cultivated and wild peppers provides insights into and specialization[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2014， 111（14）： 5135-5140.
15. Schmidt A， W?hrmann H， Raissig M. The polycomb group protein MEDEA and the DNA methyltransferase MET1 interact to repress autonomous endosperm development in [J]. The Plant Journal， 2013， 7（3）： 776-787.
16. June S K， Satoshi K， Kazuo S， Kazuko Y. DNA demethylase ROS1 prevents inheritable DREB1A/CBF3 repression by transgene-induced promoter methylation in the ice1-1 mutant[J]. Plant Molecular Biology， 2020， 9（30）： 575-582.
17. Kim S， Park M， Yeom S. Genome sequence of the hot pepper provides insights into the evolution of pungency in species[J]. Nature Genetics， 2014， 4（6）： 270-278.
18. 呂? 萌， 倪志勇， 王? 娟， 李? 波， 羅淑萍， 范? 玲. 棉花甲基化酶基因和的組織特異性表達(dá)分析[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)， 2010， 24（4）： 713-719.LU M， NI Z Y， WANG J， LI B， LUO S P， FAN L. Tissue specific expression analysis of cotton methylase genes and [J]. Journal of Nuclear Agriculture， 2010， 24 （4）： 713-719. （in Chinese）

收稿日期 2021-07-20;修回日期 2021-08-16

基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 32072598，No. 31672162）;廣東省普通高校特色創(chuàng)新項(xiàng)目（No. 2018KTSCX099）。

作者簡(jiǎn)介 張 穎（1996—），女，碩士研究生，研究方向：茄果類蔬菜遺傳育種及分子生物學(xué)。*通信作者（Corresponding

author）：吳智明（WU Zhiming），E-mail：wuzm2012@zhku.edu.cn。