J 2019

Unique Epigenetic Features of Ribosomal RNA Genes (rDNA) in Early Diverging Plants (Bryophytes)

MATYÁŠEK, Roman, Alice KRUMPOLCOVÁ, Jana LUNEROVÁ, Eva MIKULÁŠKOVÁ, Josep A. ROSSELLO et. al.

Základní údaje

Originální název

Unique Epigenetic Features of Ribosomal RNA Genes (rDNA) in Early Diverging Plants (Bryophytes)

Autoři

MATYÁŠEK, Roman (203 Česká republika), Alice KRUMPOLCOVÁ (203 Česká republika), Jana LUNEROVÁ (203 Česká republika), Eva MIKULÁŠKOVÁ (203 Česká republika, garant, domácí), Josep A. ROSSELLO (724 Španělsko) a Aleš KOVAŘÍK (203 Česká republika)

Vydání

Frontiers in Plant Science, Lausanne (Switzerland), Frontiers Media SA, 2019, 1664-462X

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10611 Plant sciences, botany

Stát vydavatele

Švýcarsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 4.402

Kód RIV

RIV/00216224:14310/19:00107639

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000483927200001

Klíčová slova anglicky

rDNA; cytosine methylation; bryophytes; epigenetics; histone marks; genome evolution

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 24. 3. 2020 17:07, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Introduction: In plants, the multicopy genes encoding ribosomal RNA (rDNA) typically exhibit heterochromatic features and high level of DNA methylation. Here, we explored rDNA methylation in early diverging land plants from Bryophyta (15 species, 14 families) and Marchantiophyta (4 species, 4 families). DNA methylation was investigated by methylation-sensitive Southern blot hybridization in all species. We also carried out whole genomic bisulfite sequencing in Polytrichum formosum (Polytrichaceae) and Dicranum scoparium (Dicranaceae) and used available model plant methyloms (Physcomitrella patents and Marchantia polymorpha) to determine rDNA unit-wide methylation patterns. Chromatin structure was analyzed using fluorescence in situ hybridization (FISH) and immunoprecipitation (CHIP) assays. Results: In contrast to seed plants, bryophyte rDNAs were efficiently digested with methylation-sensitive enzymes indicating no or low levels of CG and CHG methylation in these loci. The rDNA methylom analyses revealed variation between species ranging from negligible (<3%, P formosum, P patens) to moderate (7 and 17% in M. polymorpha and D. scoparium, respectively) methylation levels. There were no differences between coding and noncoding parts of rDNA units and between gametophyte and sporophyte tissues. However, major satellite repeat and transposable elements were heavily methylated in P formosum and a scoparium. In P formosum rDNA, the euchromatic H3K4m3 and heterochromatic H3K9m2 histone marks were nearly balanced contrasting the angiosperms data where H3K9m2 typically dominates rDNA chromatin. In moss interphase nuclei, rDNA was localized at the nucleolar periphery and its condensation level was high. Conclusions: Unlike seed plants, the rRNA genes seem to escape global methylation machinery in bryophytes. Distinct epigenetic features may be related to rDNA expression and the physiology of these early diverging plants that exist in haploid state for most of their life cycles.

Návaznosti

GA19-03442S, projekt VaV
Název: Geny pro ribozomální RNA - cestovatelé v čase a genomech
Investor: Grantová agentura ČR, Geny pro ribozomální RNA - cestovatelé v čase a genomech
GJ19-20530Y, projekt VaV
Název: Současná refugia ohrožených slatiništních rostlin a určující faktory jejich genetické diverzity napříč širokým gradientem propojenosti biotopů (Akronym: Refugia slatiništních rostlin)
Investor: Grantová agentura ČR, Současná refugia ohrožených slatiništních rostlin a určující faktory jejich genetické diverzity napříč širokým gradientem propojenosti biotopů