Zmiany ilościowe metylacji DNA indukowane przez światło monochromatyczne u regenerantów jęczmienia uzyskanych na drodze androgenezy


Abstrakt

Zmiany metylacji DNA to jeden z najlepiej poznanych mechanizmów epigenetycznej regulacji ekspresji genów, który w procesie indukowanej androgenezy związany jest z przeprogramowaniem rozwoju haploidalnych mikrospor w kierunku wytworzenia zarodków, w skutek ekspozycji pylników w kłosach a następnie kultur pylnikowych na czynniki stresowe. Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie hipotezy, czy zastosowanie światła monochromatycznego w trakcie indukowanej androgenezy może być związane ze zjawiskami epigenetycznymi. Badania przeprowadzono na roślinach DH jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.) uzyskanych na drodze androgenezy modyfikowanej przez światło monochromatyczne: niebieskie, zielone i czerwone. Ilościową ocenę wpływu światła na stopień metylacji DNA wykonano za pomocą RP-HPLC porównując DNA regenarantów uzyskanych w standardowych, kontrolnych, warunkach (ciemność) z DNA regenerantów uzyskanych z wykorzystaniem światła. Stwierdzono, że różnice w ilości zmetylowanej cytydyny w porównaniu do kontroli wynoszą odpowiednio 0,40%, 0,16% i -0,55%, dla światła niebieskiego, czerwonego i zielonego, przy poziomie całkowitej metylacji genomu 21,32-21,52%. Zmiany całkowitej metylacji genomu jęczmienia zachodzące pod wpływem światła monochromatycznego zastosowanego na etapie formowania kalusa w procesie androgenezy w kulturach pylnikowych, oznaczone za pomocą RP-HPLC, są istotne aczkolwiek nieduże.


Słowa kluczowe

RP-HPLC; Hordeum vulgare L.; LED; cytydyna

Bednarek P. T., Orłowska R. 2020. Plant tissue culture environment as a switch-key of (epi)genetic changes. Plant Cell Tiss. Organ Cult. 140: 245 – 257.

Finnegan E. J., Genger R. K., Peacock W. J., Dennis E. S. 1998. DNA methylation in plants. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49(1): 223 – 247.

Fiuk A., Bednarek P. T., Rybczyński J. J. 2010. Flow Cytometry, HPLC-RP, and metAFLP Analyses to Assess Genetic Variability in Somatic Embryo-Derived Plantlets of Gentiana pannonica Scop. Plant Mol. Biol. Rep. 28: 413 – 420.

Guz J., Foksiński M., Oliński R. 2010. Mechanizm metylacji i demetylacji DNA – znaczenie w kontroli ekspresji genów [Eng.: Mechanism of DNA methylation and demethylation – its role in control of genes expression]. Post. Bioch. 56(1): 7 – 15.

Johnston J. W., Harding K., Bremner D. H., Souch G., Green J., Lynch P. T., Grout B., Benson E. E. 2005. HPLC analysis of plant DNA methylation: a study of critical methodological factors. Plant Physiol. Biochem. 43(9): 844 – 853.

Karan R., DeLeon T., Biradar H., Subudhi P. K. 2012. Salt stress induced variation in DNA methylation pattern and its influence on gene expression in contrasting rice genotypes. PloS One 7(6): e40203.

Law J. A., Jacobsen S. E. 2010. Establishing, maintaining and modifying DNA methylation patterns in plants and animals. Nat. Rev. Gen. 11(3): 204 – 220.

Li X., Yu X., Wang N., Feng Q., Dong Z., Liu L., Liu B. 2007. Genetic and epigenetic instabilities induced by tissue culture in wild barley (Hordeum brevisubulatum Trin.). Plant Cell Tiss. Organ Cult. 90(2): 153 – 168.

Machczyńska J., Orłowska R., Zimny J., Bednarek P. T. 2014. Extended metAFLP approach in studies of the tissue culture induced variation (TCIV) in case of triticale Mol. Breed. 34(3): 845 – 854.

Niedziela A. 2018. The influence of Al3+ on DNA methylation and sequence changes in the triticale (× Triticosecale Wittmack) genome. J. Appl. Gen. 59(4): 405 – 417.

Orłowska R., Machczyńska J., Oleszczuk S., Zimny J., Bednarek P. T. 2016. DNA methylation changes and TE activity induced in tissue cultures of barley (Hordeum vulgare L.). J. Biol. Res.-Thessalonike 23(1): 19.

Pandey N., Pandey-Rai S. 2015. Deciphering UV-B-induced variation in DNA methylation pattern and its influence on regulation of DBR2 expression in Artemisia annua L. Planta 242(4): 869 – 879.

Parrilla-Doblas J. T., Roldan-Arjona T., Ariza R. R., Cordoba-Canero D. 2019. Active DNA Demethylation in Plants. Int. J. Mol. Sci. 20(19): 4683.

Peredo E. L., Revilla M. Á., Arroyo-García R. 2006. Assessment of genetic and epigenetic variation in hop plants regenerated from sequential subcultures of organogenic calli. J. Plant Physiol. 163(10): 1071 – 1079.

Siedlarz et al. 2020 (w przygotowaniu).

Zhang H., Zhu J. K. 2012. Active DNA demethylation in plants and animals. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 77: 161 – 173.


Opublikowane : 2020-04-30


Siedlarz, P., Bany, S., & Rybka, K. (2020). Zmiany ilościowe metylacji DNA indukowane przez światło monochromatyczne u regenerantów jęczmienia uzyskanych na drodze androgenezy. Biuletyn Instytutu Hodowli I Aklimatyzacji Roślin, (288), 47-51. https://doi.org/10.37317/biul-2020-0005

Patrycja Siedlarz 
Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików  Polska
Sławomir Bany 
Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików  Polska
Krystyna Rybka  k.rybka@ihar.edu.pl
Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików  Polska




Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.

Z chwilą przekazania artykułu, Autor udziela Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:

  1. a) wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową;
  2. b) wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu;
  3. c) publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie
    i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym;
  4. d) włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego;
  5. e) wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne
    lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci;
  6. f) rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w Internecie, lub innej sieci,
    w pracy zbiorowej jak również samodzielnie;
  7. g) udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności
    za pośrednictwem Internetu.

 

Autor/rzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:

  1. wyrażają/ją zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
  2. wyrażają/ją zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
  3. zobowiązuje/ją się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE
    (ang. Committee on Publication Ethics),
    (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
  4. wyrażają/ją zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
  5. wyraża/ją zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych
    i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.