Plant tissues are capable of developing unorganized cells masses termed callus in response to the appropriate combination of auxin and cytokinin. Revealing the potential epigenetic mechanisms involved in callus development can improve our understanding of the regeneration process of plant cells, which will be benefit for overcoming regeneration recalcitrance in peach. In this study, we report on single-base resolution mapping of DNA methylation and reprogramming of the trimethylation of histone H3 at lysine 27 (H3K27me3) pattern at a genome-wide level during the leaf-to-callus transition in peach. Overall, the predominant mCG and mCHH at the genome-wide level and the predominant mCG in genic regions were observed in peach. H3K27me3 deposition was mainly detected in gene-body and the TSS site, and GAGA repetitive sequences were prone to recruit H3K27me3 modification. H3K27me3 methylation was negatively correlated with gene expression. In vitro culture of leaf explant was accompanied with DNA hypomethylation and H3K27me3 demethylation, which could activate auxin- and cytokinin-related regulators to induce callus development. DNA methylation inhibitor 5-azacytidine could significantly increase callus development, while H3K27me3 demethylase inhibitor GSK-J4 dramatically reduced callus development. These results demonstrate the roles of DNA methylation and H3K27me3 modification in mediating chromatin status during callus development. Our study provides new insights into epigenetic mechanisms through which differentiated cells acquire proliferative competence to induce callus development in plants.

中文翻译：

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桃叶向愈伤组织转变过程中H3K27me3的表观遗传重编程和DNA甲基化

植物组织能够响应生长素和细胞分裂素的适当组合而形成称为愈伤组织的无组织细胞团。揭示与愈伤组织发育相关的潜在表观遗传机制可以提高我们对植物细胞再生过程的理解，这将有利于克服桃再生顽固。在这项研究中，我们报告了桃叶到愈伤组织转变过程中全基因组水平的 DNA 甲基化和组蛋白 H3 赖氨酸 27 (H3K27me3) 模式的三甲基化重编程的单碱基分辨率图谱。总体而言，在桃中观察到全基因组水平的主要 mCG 和 mCHH 以及基因区域中的主要 mCG。H3K27me3沉积主要在基因体和TSS位点检测到，和 GAGA 重复序列容易招募 H3K27me3 修饰。H3K27me3甲基化与基因表达呈负相关。叶外植体的体外培养伴随着DNA低甲基化和H3K27me3去甲基化，可以激活生长素和细胞分裂素相关的调节因子来诱导愈伤组织的发育。DNA 甲基化抑制剂 5-azacytidine 可显着促进愈伤组织的发育，而 H3K27me3 去甲基化酶抑制剂 GSK-J4 则显着降低愈伤组织的发育。这些结果证明了 DNA 甲基化和 H3K27me3 修饰在愈伤组织发育过程中介导染色质状态的作用。我们的研究为分化细胞获得增殖能力以诱导植物愈伤组织发育的表观遗传机制提供了新的见解。H3K27me3甲基化与基因表达呈负相关。叶外植体的体外培养伴随着DNA低甲基化和H3K27me3去甲基化，可以激活生长素和细胞分裂素相关的调节因子来诱导愈伤组织的发育。DNA 甲基化抑制剂 5-azacytidine 可显着促进愈伤组织的发育，而 H3K27me3 去甲基化酶抑制剂 GSK-J4 则显着降低愈伤组织的发育。这些结果证明了 DNA 甲基化和 H3K27me3 修饰在愈伤组织发育过程中介导染色质状态的作用。我们的研究为分化细胞获得增殖能力以诱导植物愈伤组织发育的表观遗传机制提供了新的见解。H3K27me3甲基化与基因表达呈负相关。叶外植体的体外培养伴随着DNA低甲基化和H3K27me3去甲基化，可以激活生长素和细胞分裂素相关的调节因子来诱导愈伤组织的发育。DNA 甲基化抑制剂 5-azacytidine 可显着促进愈伤组织的发育，而 H3K27me3 去甲基化酶抑制剂 GSK-J4 则显着降低愈伤组织的发育。这些结果证明了 DNA 甲基化和 H3K27me3 修饰在愈伤组织发育过程中介导染色质状态的作用。我们的研究为分化细胞获得增殖能力以诱导植物愈伤组织发育的表观遗传机制提供了新的见解。叶外植体的体外培养伴随着DNA低甲基化和H3K27me3去甲基化，可以激活生长素和细胞分裂素相关的调节因子来诱导愈伤组织的发育。DNA 甲基化抑制剂 5-azacytidine 可显着促进愈伤组织的发育，而 H3K27me3 去甲基化酶抑制剂 GSK-J4 则显着降低愈伤组织的发育。这些结果证明了 DNA 甲基化和 H3K27me3 修饰在愈伤组织发育过程中介导染色质状态的作用。我们的研究为分化细胞获得增殖能力以诱导植物愈伤组织发育的表观遗传机制提供了新的见解。叶外植体的体外培养伴随着DNA低甲基化和H3K27me3去甲基化，可以激活生长素和细胞分裂素相关的调节因子来诱导愈伤组织的发育。DNA 甲基化抑制剂 5-azacytidine 可显着促进愈伤组织的发育，而 H3K27me3 去甲基化酶抑制剂 GSK-J4 则显着降低愈伤组织的发育。这些结果证明了 DNA 甲基化和 H3K27me3 修饰在愈伤组织发育过程中介导染色质状态的作用。我们的研究为分化细胞获得增殖能力以诱导植物愈伤组织发育的表观遗传机制提供了新的见解。DNA 甲基化抑制剂 5-azacytidine 可显着促进愈伤组织的发育，而 H3K27me3 去甲基化酶抑制剂 GSK-J4 则显着降低愈伤组织的发育。这些结果证明了 DNA 甲基化和 H3K27me3 修饰在愈伤组织发育过程中介导染色质状态的作用。我们的研究为分化细胞获得增殖能力以诱导植物愈伤组织发育的表观遗传机制提供了新的见解。DNA 甲基化抑制剂 5-azacytidine 可显着促进愈伤组织的发育，而 H3K27me3 去甲基化酶抑制剂 GSK-J4 则显着降低愈伤组织的发育。这些结果证明了 DNA 甲基化和 H3K27me3 修饰在愈伤组织发育过程中介导染色质状态的作用。我们的研究为分化细胞获得增殖能力以诱导植物愈伤组织发育的表观遗传机制提供了新的见解。