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植物所刘建祥课题组Plant Journal揭示植物高温胁迫记忆新机制

时间:2020-12-07 访问次数:11


2020125日,The Plant Journal (生物一区)在线发表了浙江大学生命科学学院刘建祥课题组题为“Histone H3K4 methyltransferases SDG25 and ATX1 maintain heat stress gene expression during recovery in Arabidopsis”的研究论文。该论文揭示了拟南芥组蛋白H3K4三甲基化转移酶SDG25ATX1调控高温胁迫应答和转录记忆的新机制。在高温胁迫后的恢复阶段,SDG25ATX1可以促进胁迫应答基因的H3K4me3修饰,并阻碍其DNA甲基化修饰,以维持部分胁迫应答基因的表达水平。

近年来,全球气候变暖趋势显著。高温严重影响植物的生长发育,成为农作物减产的主要原因之一。高温诱导一系列胁迫应答基因表达水平上调,植物在遭受高温胁迫后短时间内会通过“转录记忆”的方式维持一部分上调基因的表达水平。然而,这其中的分子机制仍然是知之甚少。SDG25ATX1是拟南芥Trithorax家族的组蛋白H3K4三甲基化转移酶,其表达水平受高温胁迫诱导上调并在胁迫恢复阶段仍维持较高表达水平。遗传分析表明,SDG25ATX1的功能缺失突变体对高温胁迫的敏感性增强。RNA-Seq数据分析表明,SDG25ATX1不仅在高温胁迫阶段调控了大量胁迫应答基因的表达,而且在恢复阶段对胁迫应答基因表达水平的维持也发挥着重要作用。RNA-Seq与全基因组甲基化测序(WGBS)以及ChIP-qPCR的联合分析表明,在高温胁迫恢复阶段,相对于野生型,SDG25ATX1的功能缺失导致其调控的一系列胁迫应答基因在恢复阶段表达水平降低,基因位点上的H3K4me3富集程度减少,而DNA甲基化修饰水平增加。因此,本研究揭示了在高温胁迫恢复阶段,植物可以通过组蛋白H3K4三甲基化转移酶维持胁迫应答基因的组蛋白表观遗传修饰进而降低DNA甲基化修饰来实现高温胁迫的“转录记忆”。

浙江大学生命科学学院为论文第一作者单位,刘建祥教授课题组的博士后宋泽婷博士和博士生张霖霖为该论文的共同第一作者,刘建祥教授和宋泽婷博士为共同通讯作者。植物所周明研究员和云南大学韩佳嘉副研究员也为该研究工作提供了帮助与支持。该研究得到了国家杰出青年科学基金等项目的资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15114