iPlants：DNA甲基化是一种保守的表观遗传修饰，对基因调控和基因组稳定性很重要。 DNA甲基化的异常模式会导致植物发育异常。 特定的DNA甲基化状态是通过从头甲基化，维持甲基化和活性去甲基化的动态调节的结果，其由各种不同的调节途径靶向的酶催化。2018年5月21日，Nature Reviews Molecular Cell Biology在线发表了中国科学院上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究员、张惠明研究员与郎曌博研究员共同完成的题为“Dynamics and function of DNA methylation in plants”的综述文章。 在本综述中，朱健康等人讨论了植物中的DNA甲基化，包括甲基化和去甲基化酶和调控因子，以及通过所谓的甲基化状态机制协调甲基化和去甲基化活性; DNA甲基化在调控转座子沉默，基因表达和染色体相互作用中的功能; DNA甲基化在植物发育中的作用; 以及DNA甲基化参与植物对生物和非生物胁迫条件的反应。另外，iPlants编辑组附上朱健康在2018年发表的文章，希望对你有用。
胞嘧啶5'端的DNA甲基化有助于核基因表达的表观遗传调控和基因组稳定性【1,2】。表观遗传学的变化，包括DNA甲基化，组蛋白修饰和组蛋白变体以及一些非编码RNA（ncRNA）的变化影响染色质结构，进而影响遗传信息的可及性。因此，DNA甲基化对于许多生物过程是重要的，并且DNA甲基化的破坏可能导致植物和哺乳动物的发育异常，例如番茄果实成熟失败和小鼠胚胎致死性【1,3,4】。
RNA介导的DNA甲基化
DNA甲基化在植物和哺乳动物中是保守的，基因组DNA甲基化的确切模式对于发育至关重要。在植物和哺乳动物中，DNA甲基化都是由保守的DNA甲基转移酶催化的，使用S-腺苷-L-甲硫氨酸作为甲基供体，而活性DNA去甲基化涉及碱基切除修复途径【5-9】。 RNA介导的DNA甲基化途径对植物中的重新甲基化至关重要，但在哺乳动物中不太重要【10,11】。与通过5-甲基胞嘧啶（5-mC）的氧化和/或脱氨作用启动活性DNA去甲基化的哺乳动物相反，植物利用5-mC DNA糖基化酶直接切割5-mC碱基【5,6,8】。
DNA甲基化与去甲基化的动态性
在这篇综述中，朱健康等人讨论了最近的发现以及目前对植物DNA甲基化调控和功能的理解。在模型植物拟南芥中最好地理解产生特定DNA甲基化模式的机制，其中DNA甲基化和去甲基化的组分中的突变和调控因子通常不致死。然而，在具有更复杂基因组的植物中，DNA甲基化对于发育和环境胁迫反应似乎更为关键。最近的研究发现揭示了植物DNA甲基化的重要调控机制，如ncRNA从头开始DNA甲基化，通过新型蛋白复合体IDM（增加的DNA甲基化）靶向活性DNA去甲基化以及平衡DNA甲基化和去甲基化通过甲基化感应遗传元件。另外朱健康等人还讨论了DNA甲基化动力学在调控转座子沉默，基因表达，染色体相互作用，植物发育和植物对生物和非生物环境刺激以及果实成熟，根瘤形成和其他发育过程的反应中的重要作用。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41580-018-0016-z
参考文献：
1.Robertson, K. D. DNA methylation and human disease. Nat. Rev. Genet. 6, 597–610 (2005).
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3. Lang, Z. et al. Critical roles of DNA demethylation in the activation of ripening-induced genes and inhibition of ripening-repressed genes in tomato fruit. Proc. Natl Acad. Sci. USA 114, E4511–E4519 (2017).
4. Cortellino, S. et al. Thymine DNA glycosylase is essential for active DNA demethylation by linked deaminationbase excision repair. Cell 146, 67–79 (2011).
5. Zhu, J. K. Active DNA demethylation mediated by DNA glycosylases. Annu. Rev. Genet. 43, 143–166 (2009).
6. Wu, S. C. & Zhang, Y. Active DNA demethylation: many roads lead to Rome. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 11, 607–620 (2010).
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8. Zhang, H. & Zhu, J. K. Active DNA demethylation in plants and animals. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 77, 161–173 (2012).
9. He, X. J., Chen, T. & Zhu, J. K. Regulation and function of DNA methylation in plants and animals. Cell Res. 21, 442–465 (2011).
10. Watanabe, T. et al. Role for piRNAs and noncoding RNA in de novo DNA methylation of the imprinted mouse Rasgrf1 locus. Science 332, 848–852 (2011).
11. Matzke, M. A. & Mosher, R. A. RNA-directed DNA methylation: an epigenetic pathway of increasing complexity. Nat. Rev. Genet. 15, 394–408 (2014)
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1.朱健康研究组在CRISPR领域取得重大进展
2018年5月17日，朱健康研究组在Nature Communications在线发表了题为“CRISPR/Cas9-mediated gene targeting in Arabidopsis using sequential transformation”的研究论文，该论文报道了拟南芥中基因靶向的连续转化-精确基因靶向方法。使用来自卵细胞和早期胚胎特异性DD45基因启动子驱动Cas9， 通过同源重组在几个内源性位点上定向插入标签或者是进行氨基酸替换， 这些可遗传的基因靶向可通过常规PCR鉴定。 该方法可以对拟南芥基因组进行常规和精细操作。这对于后期的定点突变，插入特定的标签，插入长片段的TE等操作具有非常重大的应用意义，这极大的推动了植物基因编辑领域，对于进一步农业上的遗传育种做了很好的铺垫。
2.水稻基因组中精确的A·T到G·C碱基编辑
朱健康研究组成功开发了水稻中的腺嘌呤碱基编辑器，从而拓宽了植物中的基因组工程工具。 这里描述的腺嘌呤碱基编辑器以可编程的方式有效地和特异性地将目标A·T转换成G·C。 重要的是，朱健康研究组没有在目标位点或潜在的脱序位点上发现任何插入缺失或其他碱基转换或颠换突变。 这些特征使腺嘌呤碱基编辑优于胞苷脱氨酶介导的C-T编辑和HDR介导的序列替换。 此外，朱健康研究组证明了腺嘌呤碱基编辑器可用于高效率的多重碱基编辑。 因此，将来可以同时编辑控制不同农艺性状的多个基因。 综合起来，这里描述的腺嘌呤碱基编辑器与其他基因组工程工具一起将有助于推进作物的精确分子育种。
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