重金属胁迫下植物DNA 甲基化的研究进展

郭天骄，安鹏虎，魏壮状，贾国涛，许肖博，韦 刚，黄五星

（1. 河南农业大学烟草学院，河南郑州 450002；2. 河南中烟工业有限责任公司，河南郑州 450016；3. 江苏中烟工业有限责任公司，江苏南京 210019）

工业快速发展过程中废水、废气和废渣排放导致土壤和水体重金属污染已成为当今最严重的环境问题之一。植物存在于重金属污染的环境中，不能像动物一样主动趋避，但随着时间的推移，植物逐渐进化出在不良环境中的自我保护机制[1]。近年来，研究人员发现了表观遗传修饰在植物抵御重金属胁迫中的重要作用[2]。表观遗传学（Epigenetics）是指在不改变DNA 序列的情况下发生的所有可遗传的基因表达修饰，在维持细胞对基因表达状态的记忆中起重要作用[3]。表观遗传主要包括染色体构型重组、组蛋白修饰（PTM）、DNA 甲基化（DNA methylation）、非编码RNA介导的调控等，其中，DNA甲基化的研究最为深入[4]。

DNA 甲基化具有位点特异性，常见的是在第5个碳原子上发生胞嘧啶甲基化[5]。胚胎发育过程中DNA 甲基化调控转录活性在基因组稳定性（转座子沉默）和基因组印记等关键生物学现象中起重要作用[6]。前人研究表明，DNA 甲基化可以快速修饰植物DNA，减轻植物在恶劣环境中的生存压力，这在植物对重金属胁迫的响应中广泛存在[7]。DNA 甲基化的可逆性能避免过度的基因重组和种群多样性，其可遗传性也为抗性植物育种提供了新思路[8]。鉴于此，分别对植物DNA 甲基化机制、不同重金属胁迫对DNA 甲基化的影响、相关的研究技术以及DNA 甲基化的可遗传性等进行综述，以期为基于基因组选育具有更强抗逆性的植物新品种提供参考。……