Bouyer, Daniel, Kramdi, Amira, Kassam, Mohamed, Heese, Maren, Schnittger, Arp, Roudier, François, Colot, Vincent, Thiriet, Lydie, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA), University of Hamburg, Reproduction et développement des plantes (RDP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), CNRS, ANR [ANR-10-LABX-54], [ANR-11-IDEX-0001-02], [ANR-12-ADAP-0020-01], [ANR-14-CE19-0008], European Research Council Starting Independent Researcher Grant [210867-2], European Project: 257082,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2010-two-stage,EPIGENESYS(2010), CNRS Délégation Régionale Paris B (CNRS DR2), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), univOAK, Archive ouverte, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Biozentrum Klein Flottbeck University of Hamburg, Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Funding : European Union Seventh Framework Program Network of Excellence EpiGeneSys [HEALTH-F4-2010-257082]; International audience; Background Cytosine methylation is crucial for gene regulation and silencing of transposable elements in mammals and plants. While this epigenetic mark is extensively reprogrammed in the germline and early embryos of mammals, the extent to which DNA methylation is reset between generations in plants remains largely unknown. Results Using Arabidopsis as a model, we uncovered distinct DNA methylation dynamics over transposable element sequences during the early stages of plant development. Specifically, transposable elements and their relics show invariably high methylation at CG sites but increasing methylation at CHG and CHH sites. This non-CG methylation culminates in mature embryos, where it reaches saturation for a large fraction of methylated CHH sites, compared to the typical 10–20% methylation level observed in seedlings or adult plants. Moreover, the increase in CHH methylation during embryogenesis matches the hypomethylated state in the early endosperm. Finally, we show that interfering with the embryo-to-seedling transition results in the persistence of high CHH methylation levels after germination, specifically over sequences that are targeted by the RNA-directed DNA methylation (RdDM) machinery. Conclusion Our findings indicate the absence of extensive resetting of DNA methylation patterns during early plant life and point instead to an important role of RdDM in reinforcing DNA methylation of transposable element sequences in every cell of the mature embryo. Furthermore, we provide evidence that this elevated RdDM activity is a specific property of embryogenesis.