中科院植物所種康/張景昱課題組在二穗短柄草春化的表觀遺傳調控方面取得進展

2018年7月30日，New Phytologist在線發表了中國科學院植物研究所種康院士與張景昱研究員為通訊作者的題為「Global analysis of H3K4me3/H3K27me3 inBrachypodium distachyonrevealsVRN3as critical epigenetic regulation point in vernalization and provides insights into epigenetic memory」的研究論文。

春化作用是指植物必須經歷一段時間的持續低溫才能轉入生殖階段的一種表觀遺傳現象。組蛋白修飾調控已在春化作用中得到揭示，但僅限於某些關鍵基因。先前研究結果表明，VRN1在單子葉植物的表觀遺傳方面至關重要。然而，全基因組水平分析仍知之甚少。

該研究對二穗短柄草（Brachypodium distachyon）H3K4me3/H3K27me3進行了ChIP-seq，獲得了春化過程中全基因組水平和不同途徑/基因的組蛋白修飾全譜。

結果表明，H3K4me3和H3K27me3在春化中起著不同作用。與H3K4me3不同，H3K27me3表現出區域調控，在春化中顯示出主要的調控靶標，並有助於表觀遺傳記憶。對於四種開花調節途徑中的基因，僅有FT2（二穗短柄草VRN3的功能同源基因）和VRN1在H3K4me3/H3K27me3中的變化具有協調性。在短日照下VRN3的表觀遺傳反應較長日照下弱。研究發現，VRN3為整合春化和日長信號的表觀遺傳調控點。研究人員從全基因組水平鑒定了維持春化誘導的表觀遺傳變化的基因。其中大多數基因具有劑量依賴的春化反應，揭示了一種春化作用的定量「記錄系統」。

該研究揭示了VRN3和H3K4me3/H3K27me3在春化中的表觀遺傳作用以及表觀遺傳記憶基因，為進一步研究奠定了基礎。

Overview of fluctuations in H3K4me3 and H3K27me3 in vernalization for genes involved in flowering control pathways.

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