Summary Environmental stresses can result in a wide range of physiological and molecular responses in plants. These responses can also impact epigenetic information in genomes, especially at the level of DNA methylation (5-methylcytosine). DNA methylation is the hallmark heritable epigenetic modification and plays a key role in silencing transposable elements (TEs). Although DNA methylation is an essential epigenetic mechanism, fundamental aspects of its contribution to stress responses and adaptation remain obscure. We investigated epigenome dynamics of wild strawberry (Fragaria vesca) in response to variable ecologically relevant environmental conditions at the DNA methylation level. F. vesca methylome responded with great plasticity to ecologically relevant abiotic and hormonal stresses. Thermal stress resulted in substantial genome-wide loss of DNA methylation. Notably, all tested stress conditions resulted in marked hot spots of differential DNA methylation near centromeric or pericentromeric regions, particularly in the non-symmetrical DNA methylation context. Additionally, we identified differentially methylated regions (DMRs) within promoter regions of transcription factor (TF) superfamilies involved in plant stress-response and assessed the effects of these changes on gene expression. These findings improve our understanding on stress-response at the epigenome level by highlighting the correlation between DNA methylation, TEs and gene expression regulation in plants subjected to a broad range of environmental stresses.

中文翻译：

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林地草莓 (Fragaria vesca) 应激反应过程中的 DNA 甲基化动力学

总结 环境胁迫可导致植物产生广泛的生理和分子反应。这些反应还会影响基因组中的表观遗传信息，尤其是在 DNA 甲基化（5-甲基胞嘧啶）水平上。DNA 甲基化是可遗传的表观遗传修饰的标志，在沉默转座因子 (TE) 中起着关键作用。尽管 DNA 甲基化是一种重要的表观遗传机制，但其对应激反应和适应的贡献的基本方面仍然不清楚。我们调查了野草莓 (Fragaria vesca) 在 DNA 甲基化水平上响应可变生态相关环境条件的表观基因组动力学。F. vesca 甲基化组对生态相关的非生物和激素胁迫具有很大的可塑性。热应激导致全基因组 DNA 甲基化大量丢失。值得注意的是，所有测试的压力条件都会在着丝粒或着丝粒周围区域附近导致差异 DNA 甲基化的显着热点，特别是在非对称 DNA 甲基化环境中。此外，我们在参与植物胁迫反应的转录因子 (TF) 超家族的启动子区域内鉴定了差异甲基化区域 (DMR)，并评估了这些变化对基因表达的影响。这些发现通过强调 DNA 甲基化、TE 和植物中受到广泛环境胁迫的基因表达调控之间的相关性，提高了我们对表观基因组水平的胁迫反应的理解。所有测试的压力条件都会导致着丝粒或着丝粒周围区域附近出现明显的差异 DNA 甲基化热点，特别是在非对称 DNA 甲基化环境中。此外，我们在参与植物胁迫反应的转录因子 (TF) 超家族的启动子区域内鉴定了差异甲基化区域 (DMR)，并评估了这些变化对基因表达的影响。这些发现通过强调 DNA 甲基化、TE 和植物中受到广泛环境胁迫的基因表达调控之间的相关性，提高了我们对表观基因组水平的胁迫反应的理解。所有测试的压力条件都会导致着丝粒或着丝粒周围区域附近出现明显的差异 DNA 甲基化热点，特别是在非对称 DNA 甲基化环境中。此外，我们在参与植物胁迫反应的转录因子 (TF) 超家族的启动子区域内鉴定了差异甲基化区域 (DMR)，并评估了这些变化对基因表达的影响。这些发现通过强调 DNA 甲基化、TE 和植物中受到广泛环境胁迫的基因表达调控之间的相关性，提高了我们对表观基因组水平的胁迫反应的理解。我们在参与植物胁迫反应的转录因子 (TF) 超家族的启动子区域内鉴定了差异甲基化区域 (DMR)，并评估了这些变化对基因表达的影响。这些发现通过强调 DNA 甲基化、TE 和植物中受到广泛环境胁迫的基因表达调控之间的相关性，提高了我们对表观基因组水平的胁迫反应的理解。我们在参与植物胁迫反应的转录因子 (TF) 超家族的启动子区域内鉴定了差异甲基化区域 (DMR)，并评估了这些变化对基因表达的影响。这些发现通过强调 DNA 甲基化、TE 和植物中受到广泛环境胁迫的基因表达调控之间的相关性，提高了我们对表观基因组水平的胁迫反应的理解。