image: 图1：番茄群体DNA甲基化景观与对代谢多样性的关联结果。 A：全基因组亚硫酸氢盐测序数据概括。PIM：野生的醋栗番茄（S. pimpinellifolium）；CER：樱桃番茄（S. lycopersicum var. cerasiforme）；BIG：栽培番茄（S. lycopersicum）。 B, 驯化和改良过程中DMR在番茄染色体上的分布。C: 基于代谢物、SNPs和DMRs关联分析的多组学网络，不同颜色的圆点代表不同类别的代谢物，不同颜色的三角代表不同的变异标记，连线代表两者存在显著性关联。D：展示了多酚生物合成途径中所涉及的鉴定的已知基因和本研究验证的候选基因，基因不同颜色代表基因是通过SNP、DMR或两者共同所鉴定到的。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
近日，《中国科学：生命科学》英文版（Science China Life Sciences）在线发表了海南大学三亚南繁研究院王守创团队的研究成果，从群体DNA甲基化的角度揭示了表观遗传变异在番茄驯化和代谢多样性中的作用。
番茄作为世界公认的模式植物并具有极高的营养价值，其育种历史可以主要分为驯化和改良两大阶段，而代谢物由于“搭车效应”在群体中展现出丰富的多样性。以往对植物群体代谢多样性的研究主要基于单核苷酸多态性（SNP）这种遗传标记，但是DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰，与驯化和代谢多样性的关系尚不清楚。
王守创团队通过对近百份世界各地番茄核心种质品种进行全基因组亚硫酸氢盐测序，获得约100亿对的双端测序数据（图1A），并在驯化和改良过程中共鉴定了8375个差异甲基化区域（DMR）（图1B），发现伴随着番茄育种过程DNA甲基化变异在多个维度上是逐渐降低的。整合分析变异组、转录组和代谢组等多组学数据以及利用关联分析的方法，研究者构建了代谢物-单核苷酸多态性-差异甲基化区域的多组学关联网络（图1C）。基于该网络鉴定并验证了13个多酚合成通路的候选基因（图1D），其中多个候选基因可以被两种变异同时鉴定到，但是部分候选基因如UGT71AV3等只能通过DMR所鉴别。
该研究揭示了群体DNA甲基化变异对番茄驯化和代谢多样性的作用，并表明DMR不仅可以和SNP共同影响番茄代谢物的生物合成，还可以鉴定到SNP无法捕获的候选基因，丰富了对代谢多样性的见解。
研究详情请见原文：
Population analysis reveals the roles of DNA methylation in tomato domestication and metabolic diversity