【寧夏大學(xué)新聞中心訊 農(nóng)學(xué)院】近日，我院作物遺傳育種系馬瑄博士與中國(guó)水稻所陳正庭博士及廣西大學(xué)徐秋濤教授團(tuán)隊(duì)合作，在植物學(xué)TOP期刊New Phytologist(5年平均影響因子10.3)在線(xiàn)發(fā)表題為“An evolutionarily conserved histone modi?cation H3K37ac activates gene transcription in response to salt stress in rice”的研究論文。馬瑄博士為論文的第一作者，寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院和寧夏優(yōu)勢(shì)特色作物現(xiàn)代分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文的第一完成單位。

表觀(guān)遺傳學(xué)是指在DNA序列不變的情況下發(fā)生的可遺傳變異，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾(如組蛋白乙?；图谆?以及染色質(zhì)重塑等。表觀(guān)遺傳調(diào)控對(duì)植物發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)性具有至關(guān)重要的作用。本研究鑒定到水稻組蛋白H3上一個(gè)新的賴(lài)氨酸(Lysine,K)乙?；稽c(diǎn)K37，并通過(guò)免疫印跡實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該修飾在擬南芥、煙草、玉米和水稻中具有高度的進(jìn)化保守性。利用CUT&Tag (Cleavage Under Targets and Tagmentation)技術(shù)結(jié)合高通量測(cè)序，作者繪制了水稻H3K37ac的全基因組修飾圖譜，分析顯示這種修飾主要富集在基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)附近，且與基因激活表達(dá)高度相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫可顯著誘導(dǎo)水稻幼苗中H3K37ac修飾的富集，全基因組CUT&Tag測(cè)序分析顯示鹽脅迫下H3K37ac修飾水平整體升高。對(duì)這些修飾顯著增加的基因進(jìn)行基因本體(GO)富集分析，結(jié)果顯示它們主要參與脅迫響應(yīng)相關(guān)過(guò)程。

作者進(jìn)一步鑒定出水稻中調(diào)控H3K37ac修飾水平的去乙酰化酶HDA705，體外酶活性分析顯示該酶能夠特異去除H3K37位點(diǎn)的乙酰化修飾。相較于野生型，水稻hda705突變體對(duì)鹽脅迫的耐受性增強(qiáng)，基因表達(dá)分析顯示該突變體中多個(gè)耐鹽相關(guān)基因的表達(dá)顯著上調(diào)，且這些基因上的H3K37ac修飾水平也顯著增加。這表明HDA705通過(guò)調(diào)控H3K37ac修飾水平影響耐鹽基因的表達(dá)，從而調(diào)控水稻的耐鹽性。

圖1.組蛋白去乙?；窰DA705通過(guò)介導(dǎo)H3K37ac乙?；揎椪{(diào)控水稻耐鹽性

綜上所述，該研究首次鑒定出一個(gè)進(jìn)化上保守的組蛋白乙酰化修飾H3K37ac，并在水稻中發(fā)現(xiàn)可特異性去除該修飾的組蛋白去乙?；窰DA705，進(jìn)一步研究揭示HDA705通過(guò)調(diào)控H3K37ac修飾水平進(jìn)而影響水稻的耐鹽性。該研究為利用分子設(shè)計(jì)育種策略創(chuàng)制耐鹽堿水稻新種質(zhì)提供了重要的理論依據(jù)和參考。

寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院馬瑄博士為該文章的第一作者，廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院徐秋濤教授和中國(guó)水稻研究所陳正庭博士為文章的共同通訊作者，寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院林立昊副教授也參與了該研究工作。該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和寧夏自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目的資助。

文章鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70855

（責(zé)任編輯：楊雯）