Published June 20, 2014 | Version v1
Publication Open

Single-base-resolution methylomes of populus trichocarpa reveal the association between DNA methylation and drought stress

Creators

  • 1. Beijing Forestry University
  • 2. Tianjin Economic-Technological Development Area
  • 3. BGI Group (China)

Description

DNA methylation is an important biological form of epigenetic modification, playing key roles in plant development and environmental responses.In this study, we examined single-base resolution methylomes of Populus under control and drought stress conditions using high-throughput bisulfite sequencing for the first time. Our data showed methylation levels of methylated cytosines, upstream 2 kp, downstream 2kb, and repeatitive sequences significantly increased after drought treatment in Populus. Interestingly, methylation in 100 bp upstream of the transcriptional start site (TSS) repressed gene expression, while methylations in 100-2000 bp upstream of TSS and within the gene body were positively associated with gene expression. Integrated with the transcriptomic data, we found that all cis-splicing genes were non-methylated, suggesting that DNA methylation may not associate with cis-splicing. However, our results showed that 80% of trans-splicing genes were methylated. Moreover, we found 1156 transcription factors (TFs) with reduced methylation and expression levels and 690 TFs with increased methylation and expression levels after drought treatment. These TFs may play important roles in Populus drought stress responses through the changes of DNA methylation.These findings may provide valuable new insight into our understanding of the interaction between gene expression and methylation of drought responses in Populus.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد مثيلة الحمض النووي شكلاً بيولوجيًا مهمًا للتعديل اللاجيني، حيث تلعب أدوارًا رئيسية في تطوير النبات والاستجابات البيئية. في هذه الدراسة، فحصنا ميثيلوم أحادي القاعدة من Populus تحت السيطرة وظروف إجهاد الجفاف باستخدام تسلسل ثنائي كبريتات عالي الإنتاجية لأول مرة. أظهرت بياناتنا أن مستويات المثيلة من السيتوزينات المعالجة بالميثيل، والمنبع 2 كيلو بايت، والمنبع 2 كيلو بايت، والتسلسلات المتكررة زادت بشكل كبير بعد معالجة الجفاف في بوبولوس. ومن المثير للاهتمام، أن المثيلة في 100 نقطة أساس في المنبع من موقع بداية النسخ (TSS) قمعت التعبير الجيني، في حين أن الميثيلات في 100-2000 نقطة أساس في المنبع من TSS وداخل الجسم الجيني كانت مرتبطة بشكل إيجابي بالتعبير الجيني. مدمجة مع بيانات النسخ، وجدنا أن جميع جينات ربط رابطة الدول المستقلة لم تكن ميثيلية، مما يشير إلى أن مثيلة الحمض النووي قد لا ترتبط بربط رابطة الدول المستقلة. ومع ذلك، أظهرت نتائجنا أن 80 ٪ من الجينات المتقاطعة كانت مثيلة. علاوة على ذلك، وجدنا 1156 عامل نسخ (TFs) مع انخفاض مستويات المثيلة والتعبير و 690 عامل نسخ مع زيادة مستويات المثيلة والتعبير بعد علاج الجفاف. قد تلعب هذه الصناديق أدوارًا مهمة في استجابات إجهاد الجفاف في Populus من خلال تغييرات مثيلة الحمض النووي. قد توفر هذه النتائج نظرة ثاقبة جديدة قيّمة في فهمنا للتفاعل بين التعبير الجيني ومثيلة استجابات الجفاف في Populus.

Translated Description (French)

La méthylation de l'ADN est une forme biologique importante de modification épigénétique, jouant des rôles clés dans le développement des plantes et les réponses environnementales. Dans cette étude, nous avons examiné les méthylomes de résolution à base unique de Populus dans des conditions de stress de contrôle et de sécheresse en utilisant pour la première fois le séquençage du bisulfite à haut débit. Nos données ont montré que les niveaux de méthylation des cytosines méthylées, en amont de 2 kp, en aval de 2 kb, et les séquences répétitives augmentaient significativement après le traitement de sécheresse chez Populus. Il est intéressant de noter que la méthylation dans 100 pb en amont du site de démarrage transcriptionnel (TSS) réprime l'expression génique, tandis que les méthylations dans 100-2000 pb en amont du TSS et dans le corps du gène sont positivement associées à l'expression génique. Intégrés aux données transcriptomiques, nous avons constaté que tous les gènes d'épissage cis n'étaient pas méthylés, ce qui suggère que la méthylation de l'ADN peut ne pas être associée à l'épissage cis. Cependant, nos résultats ont montré que 80% des gènes de trans-épissage étaient méthylés. De plus, nous avons trouvé 1156 facteurs de transcription (FT) avec des niveaux de méthylation et d'expression réduits et 690 FT avec des niveaux de méthylation et d'expression accrus après un traitement de sécheresse. Ces FT peuvent jouer un rôle important dans les réponses au stress de la sécheresse chez Populus par le biais des changements de la méthylation de l'ADN. Ces résultats peuvent fournir un nouvel aperçu précieux de notre compréhension de l'interaction entre l'expression des gènes et la méthylation des réponses à la sécheresse chez Populus.

Translated Description (Spanish)

La metilación del ADN es una forma biológica importante de modificación epigenética, que desempeña un papel clave en el desarrollo de las plantas y las respuestas ambientales. En este estudio, examinamos por primera vez metilomas de Populus con resolución de una sola base bajo condiciones de control y estrés por sequía utilizando secuenciación con bisulfito de alto rendimiento. Nuestros datos mostraron que los niveles de metilación de las citosinas metiladas, aguas arriba de 2 kp, aguas abajo de 2 kb, y las secuencias repetitivas aumentaron significativamente después del tratamiento de sequía en Populus. Curiosamente, la metilación en 100 pb aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción (TSS) reprimió la expresión génica, mientras que las metilaciones en 100-2000 pb aguas arriba del TSS y dentro del cuerpo del gen se asociaron positivamente con la expresión génica. Integrado con los datos transcriptómicos, encontramos que todos los genes de corte y empalme cis no estaban metilados, lo que sugiere que la metilación del ADN puede no asociarse con el corte y empalme cis. Sin embargo, nuestros resultados mostraron que el 80% de los genes de corte y empalme en trans estaban metilados. Además, encontramos 1156 factores de transcripción (TF) con niveles de metilación y expresión reducidos y 690 TF con niveles de metilación y expresión aumentados después del tratamiento de sequía. Estos TF pueden desempeñar un papel importante en las respuestas al estrés por sequía de Populus a través de los cambios de la metilación del ADN. Estos hallazgos pueden proporcionar nuevos y valiosos conocimientos sobre nuestra comprensión de la interacción entre la expresión génica y la metilación de las respuestas a la sequía en Populus.

Files

1471-2156-15-S1-S9.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:312aa567111f4ae843bae8fbd738003f
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكشف الميثيلومات أحادية القاعدة من الحور المشعرة عن العلاقة بين مثيلة الحمض النووي وإجهاد الجفاف
Translated title (French)
Les méthylomes à résolution d'une seule base de populus trichocarpa révèlent l'association entre la méthylation de l'ADN et le stress lié à la sécheresse
Translated title (Spanish)
Los metilomas de resolución de base única del populus trichocarpa revelan la asociación entre la metilación del ADN y el estrés por sequía

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2072912845
DOI
10.1186/1471-2156-15-s1-s9

Is supplement to
https://openalex.org/W2946746360 (Other)
https://openalex.org/W2902329290 (Other)
https://openalex.org/W2606237140 (Other)
https://openalex.org/W2151182744 (Other)
https://openalex.org/W2128056428 (Other)
https://openalex.org/W2107880877 (Other)
https://openalex.org/W2100856525 (Other)
https://openalex.org/W2052355316 (Other)
https://openalex.org/W2046964473 (Other)
https://openalex.org/W2024490794 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1539528380
  • https://openalex.org/W1963657604
  • https://openalex.org/W1971700852
  • https://openalex.org/W1982740455
  • https://openalex.org/W1992512552
  • https://openalex.org/W2001671544
  • https://openalex.org/W2001711719
  • https://openalex.org/W2001806905
  • https://openalex.org/W2004620234
  • https://openalex.org/W2010724887
  • https://openalex.org/W2012262026
  • https://openalex.org/W2024848067
  • https://openalex.org/W2025853415
  • https://openalex.org/W2042217014
  • https://openalex.org/W2043233868
  • https://openalex.org/W2044089239
  • https://openalex.org/W2047703340
  • https://openalex.org/W2059099579
  • https://openalex.org/W2059979506
  • https://openalex.org/W2067151470
  • https://openalex.org/W2072339231
  • https://openalex.org/W2077562677
  • https://openalex.org/W2080595466
  • https://openalex.org/W2092992881
  • https://openalex.org/W2094687474
  • https://openalex.org/W2095595375
  • https://openalex.org/W2099738370
  • https://openalex.org/W2105286253
  • https://openalex.org/W2111024822
  • https://openalex.org/W2111769691
  • https://openalex.org/W2121304801
  • https://openalex.org/W2125346198
  • https://openalex.org/W2125893498
  • https://openalex.org/W2126711065
  • https://openalex.org/W2131981230
  • https://openalex.org/W2135372971
  • https://openalex.org/W2136803021
  • https://openalex.org/W2136977337
  • https://openalex.org/W2139760044
  • https://openalex.org/W2156167910
  • https://openalex.org/W2157160484
  • https://openalex.org/W2160941423
  • https://openalex.org/W2161511344
  • https://openalex.org/W2171552768
  • https://openalex.org/W4234592223