UR
Umamaheswari Ramu
Author with expertise in Application of Constructed Wetlands for Wastewater Treatment
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(100% Open Access)
Cited by:
0
h-index:
4
/
i10-index:
4
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
1

The genomes and epigenomes of aquatic plants (Lemnaceae) promote triploid hybridization and clonal reproduction

Evan Ernst et al.Aug 5, 2023
+16
K
B
E
Abstract The Lemnaceae (duckweeds) are the world’s smallest but fastest growing flowering plants, with a drastically reduced morphology and predominant clonal reproductive habit capable of continuous exponential growth. Here, we present assemblies of 10 Lemna chromosome sets by single molecule nanopore sequencing and chromosome conformation capture. Dynamics of genome evolution in the family are revealed by syntenic comparisons with Wolffia and Spirodela , and diversification of these genera was found to coincide with the “Azolla event”, in which blooms of aquatic macrophytes reduced atmospheric CO 2 from greenhouse levels found in the Eocene to those of the current ice age. Orthologous gene comparisons with other aquatic and terrestrial plants uncovered candidate genes for the unique metabolic and developmental features of the family, such as frequent hybrid polyploidy, lack of stomatal closure in high CO 2 , and accumulation of calcium oxalate, a promising candidate for carbon sequestration. Loss of a spermine-triggered gene network may account for drastic reduction in stature and preferentially adaxial stomata, a feature of floating aquatic plants. Strikingly, Lemnaceae genomes have selectively lost some of the genes required for RNA interference, including Argonaute genes required for post-zygotic reproductive isolation (the triploid block) and reduced gamete formation. Triploid hybrids arise commonly among Lemna , presumably by hybridization with unreduced gametes, and we have found mutations in highly-conserved ZMM crossover pathway genes that could support polyploid meiosis. Rapid but stable clonal propagation makes Lemna an ideal platform for continuous protein and starch micro-cropping, and for efficient sequestration of dissolved nutrients and atmospheric CO 2 . Facile regeneration of transgenic fronds from tissue culture, aided by reduced epigenetic silencing, makes Lemna a powerful biotechnological platform, as exemplified by recent engineering of high-oil Lemna that out-perform oil seed crops.
39

Chromatin remodeling of histone H3 variants underlies epigenetic inheritance of DNA methylation

Seung Lee et al.Jul 11, 2023
+14
J
D
S
Epigenetic inheritance refers to the faithful replication of DNA methylation and histone modification independent of DNA sequence. Nucleosomes block access to DNA methyltransferases, unless they are remodeled by DECREASE IN DNA METHYLATION1 (DDM1 Lsh/HELLS ), a Snf2-like master regulator of epigenetic inheritance. We show that DDM1 activity results in replacement of the transcriptional histone variant H3.3 for the replicative variant H3.1 during the cell cycle. In ddm1 mutants, DNA methylation can be restored by loss of the H3.3 chaperone HIRA, while the H3.1 chaperone CAF-1 becomes essential. The single-particle cryo-EM structure at 3.2 Å of DDM1 with a variant nucleosome reveals direct engagement at SHL2 with histone H3.3 at or near variant residues required for assembly, as well as with the deacetylated H4 tail. An N-terminal autoinhibitory domain binds H2A variants to allow remodeling, while a disulfide bond in the helicase domain is essential for activity in vivo and in vitro . We show that differential remodeling of H3 and H2A variants in vitro reflects preferential deposition in vivo . DDM1 co-localizes with H3.1 and H3.3 during the cell cycle, and with the DNA methyltransferase MET1 Dnmt1 . DDM1 localization to the chromosome is blocked by H4K16 acetylation, which accumulates at DDM1 targets in ddm1 mutants, as does the sperm cell specific H3.3 variant MGH3 in pollen, which acts as a placeholder nucleosome in the germline and contributes to epigenetic inheritance.