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植物所科研人员揭示植物感知春化信号 的表观修饰位点和记忆调控网络
    冬性和二(多)年生植物的开花需要长时间环境低温诱导,此过程称为春化作用。春化作用受遗传和表观遗传调控,植物对春化处理有记忆功能,但仅能维持一代。春化现象发现已近百年,遗传和生理学研究已有长足进展,并对其表观调控机制也有一定研究,但仅局限于少数几个基因,对春化调控途径其它基因及总体变化规律都缺乏了解。近期中科院植物研究所种康研究组通过表观组学分析揭示春化中VRN3是表观水平新的重要调控点,并挖掘春化表观遗传记忆的分子基础。
    以已知春化关键基因VRN1为正对照,通过ChIP-Seq全面分析春化中两个重要组蛋白修饰H3K4me3和 H3K27me3的动态调节,发现此前在表观研究中被忽略的VRN3基因的H3K4me3和 H3K27me3呈现明显变化,并且二者相辅相成,共同调控基因表达。在开花调控网络中VRN3是整合春化和光周期两种环境信号的节点, 进一步研究揭示其在表观水平也是重要调控点,表明多种不同调控信号汇集于此基因。
    此前春化表观遗传记忆研究一直局限于几个关键基因,种康研究组批量鉴定了能够保持春化中表观修饰变化的基因,发现它们分布于不同生理生化途径中,表明春化中的表观遗传记忆不仅控制开花,同时也调控多种生物学过程,使植物为由营养生长阶段转入生殖生长做好准备。

    此研究通过全基因组分析揭示了春化表观水平重要调控点和表观遗传记忆调控网络。该成果近期在线发表于国际学术期刊New Phytologist上。 郇庆博士为论文第一作者,张景昱研究员和种康研究员为共同通讯作者。相关工作得到了国家科技部重点研发计划和中国科学院中澳双边“CAS-CSIRO”项目的资助。 


图注:

开花调控网络春化组蛋白修饰(H3K4me3 和 H3K27me3)总体变化分析显示VRN3是表观调控关键位点
四个长方块从左到右显示H3K4me3春化、H3K4me3春化后、H3K27me3春化、H3K27me3春化后的变化
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