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Epigenetic Flexibility Underlies Somaclonal Sex Conversions in Hexaploid Persimmon.
Plant & Cell Physiology ( IF 4.9 ) Pub Date : 2020-02-01 , DOI: 10.1093/pcp/pcz207
Kanae Masuda 1 , Takashi Akagi 1, 2 , Tomoya Esumi 3 , Ryutaro Tao 4
Affiliation  

Epigenetic regulation adds a flexible layer to genetic variations, potentially enabling long-term, but reversible, changes to a trait, while maintaining genetic information. In the hexaploid Oriental persimmon (Diospyros kaki), genetically monoecious cultivars bearing male flowers require the Y-encoded small RNA (smRNA) gene, OGI. This gene represses the expression of its autosomal counterpart gene, MeGI, as part of the canonical male production system. However, a D. kaki cultivar, Saijo, which lacks the OGI gene and originally bears only female flowers, occasionally produces somaclonal mutant male and revertant female (RF) branches. In this study, we investigated the mechanisms underlying these somaclonal sex conversions in persimmon. Specifically, we aimed to unravel how a genetically female tree without the OGI gene can produce male flowers and RF flowers. Applying multi-omics approaches, we revealed that this noncanonical male production system is basically consistent with the canonical system, in which the accumulation of smRNA targeting MeGI and the considerable DNA methylation of MeGI are involved. The epigenetic status of MeGI on CGN and CHG was synchronized to the genome-wide methylation patterns, both in transition to and from the male production system. These results suggest that the somaclonal sex conversions in persimmon are driven by the genome-wide epigenetic regulatory activities. Moreover, flexibility in the epigenetic layers of long-lived plant species (e.g. trees) is important for overcoming genetic robustness.

中文翻译:

表观遗传的灵活性是六倍体柿子中体细胞克隆性转化的基础。

表观遗传调控为遗传变异增添了一个灵活的层,可以在保持遗传信息的同时,对性状进行长期但可逆的改变。在六倍体东方柿(Diospyros kaki)中,带有雄花的遗传单株栽培品种需要Y编码的小RNA(smRNA)基因OGI。该基因抑制其常染色体对应基因MeGI的表达,这是规范的雄性生产系统的一部分。但是,缺少OGI基因且最初只带有雌花的D. kaki品种Saijo,偶尔会产生体细胞克隆突变的雄性和回复性雌性(RF)分支。在这项研究中,我们调查了柿子中这些体细胞性转化的潜在机制。具体来说,我们旨在揭示没有OGI基因的雌性遗传树如何产生雄花和RF花。应用多组学方法,我们发现这种非经典的男性生产系统与经典系统基本一致,其中涉及靶向MeGI的smRNA的积累和MeGI的大量DNA甲基化。MeGI在CGN和CHG上的表观遗传状态与全基因组甲基化模式同步,无论是在与雄性生产系统的过渡中还是从雄性生产系统中过渡。这些结果表明柿子中的体细胞克隆性转化是由全基因组的表观遗传调控活动驱动的。此外,长寿植物物种(例如树木)的表观遗传层的灵活性对于克服遗传稳健性很重要。我们发现,这种非经典的男性生产系统与经典系统基本一致,其中涉及靶向MeGI的smRNA的积累和MeGI的大量DNA甲基化。MeGI在CGN和CHG上的表观遗传状态与全基因组甲基化模式同步,无论是在与雄性生产系统的过渡中还是从雄性生产系统中过渡。这些结果表明柿子中的体细胞克隆性转化是由全基因组的表观遗传调控活动驱动的。此外,长寿植物物种(例如树木)的表观遗传层的灵活性对于克服遗传稳健性很重要。我们发现,这种非经典的男性生产系统与经典系统基本一致,其中涉及靶向MeGI的smRNA的积累和MeGI的大量DNA甲基化。MeGI在CGN和CHG上的表观遗传状态与全基因组甲基化模式同步,无论是在与雄性生产系统的过渡中还是从雄性生产系统过渡。这些结果表明柿子中的体细胞克隆性转化是由全基因组的表观遗传调控活动驱动的。此外,长寿植物物种(例如树木)的表观遗传层的灵活性对于克服遗传稳健性很重要。MeGI在CGN和CHG上的表观遗传状态与全基因组甲基化模式同步,无论是在与雄性生产系统的过渡中还是从雄性生产系统过渡。这些结果表明柿子中的体细胞克隆性转化是由全基因组的表观遗传调控活动驱动的。此外,长寿植物物种(例如树木)的表观遗传层的灵活性对于克服遗传稳健性很重要。MeGI在CGN和CHG上的表观遗传状态与全基因组甲基化模式同步,无论是在与雄性生产系统的过渡中还是从雄性生产系统中过渡。这些结果表明柿子中的体细胞克隆性转化是由全基因组的表观遗传调控活动驱动的。此外,长寿植物物种(例如树木)的表观遗传层的灵活性对于克服遗传稳健性很重要。
更新日期:2020-02-28
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