DNA 甲基化 （5mC）是一种很重要的表观遗传学修饰。 在哺乳动物细胞中， DNA 甲基化主要发生于 CG 位点，而在植物中， DNA 甲基化发生于 CG ， CHG ， CHH 位点（ H 代表除鸟嘌呤之外的其他碱基）。在植物中， DNA 在各个位点的甲基化的建立是通过一条依赖于小 RNA 的甲基化途径（ RdDM ）来实现的。一旦 DNA 甲基化建立，在 CG 位点发生的甲基化由 DNA 甲基转移酶 MET1 （哺乳动物细胞中 DNMT1 的同源蛋白）来维持，在 CHG 位点的甲基化由 DNA 甲基转移酶 CMT3 来维持，而在 CHH 位点的甲基化由 RdDM 途径介导的 DRM2 或者 CMT2 来维持。 在哺乳动物中，DNA甲基转移酶DNMT1的缺失是致死的，但在拟南芥中单独缺失CG（ met1 突变植株）或non-CG（ drm1 drm2 cmt2 cmt3 四突变植株）甲基化并不影响其生存。CG和non-CG甲基化是否可以协同调控植物发育，它们同时丢失会对植物正常发育产生什么影响还有待探究。

　　2021年10月16日，New Phytologist杂志在线发表了北京大学现代农学院钱伟强研究团队题为“Deciphering the synergistic and redundant roles of CG and non-CG DNA methylation in plant development and TE silencing”的研究论文。该研究利用拟南芥为研究材料，在non-CG甲基化缺失材料 ddcc ( drm1 drm2 cmt2 cmt3 )四突变体的基础上利用CRISPR/Cas9技术进一步突变 MET1 基因。在对 ddcc met1^+/- 杂合体植株的后代进行筛选后发现无法筛选到 ddcc met1 五突变体，说明全部DNA甲基化缺失的植株是胚胎致死的。其中， ddcc met1^+/- 杂合体除了non-CG甲基化全部丢失，CG甲基化也丢失了一半。为了探究DNA甲基化缺失对植物发育的影响，该研究对 ddcc met1^+/- 杂合体植株进行一系列观察，发现在生殖发育方面，CG和non-CG甲基化同时缺失严重影响胚胎发育过程，并特异影响雄配子体功能；在营养生长方面， ddcc met1^+/- 杂合体中植株出现形态大小的分离，并证明该表型和DNA甲基化的差异不相关，而是由于基因组不稳定性增加导致。最后，转录组分析发现一部分转座子的沉默是由CG和non-CG甲基化协同调控的，在 ddcc met1^+/- 杂合体植株中被特异激活。

图1. DNA甲基化对胚胎发育至关重要

　　该研究在北京大学现代农学院与生命科学学院完成，生科院博士生梁文洁为论文第一作者，现代农学院博后李金超和孙林华为论文共同第一作者，生科院博士生刘艺和博后兰子君也对这个工作做出重要贡献。现代农学院钱伟强研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室以及北大-清华生命科学联合中心的资助。