有關(guān)擬南芥高溫記憶的表觀遺傳機(jī)制研究取得重要進(jìn)展

2019年2月20日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所何祖華研究組與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所曹曉風(fēng)研究組合作研究，揭示了一個(gè)正向反饋循環(huán)途徑維持植物對(duì)高溫的傳代記憶的新機(jī)制。

通過生物化學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)相結(jié)合的方法，該研究鑒定出一個(gè)F-box泛素連接酶SGIP1（SGS3-INTERACTING PROTEIN1） 參與降解SGS3蛋白。高溫對(duì)SGIP1的上調(diào)表達(dá)同樣具有傳代記憶。對(duì)傳代記憶機(jī)制的深入研究結(jié)果表明，高溫能激活熱激轉(zhuǎn)錄因子HEAT SHOCK TRANSCRIPTION FACTOR A2 (HSFA2)。HSFA2一方面能直接結(jié)合SGIP1啟動(dòng)子上的熱激轉(zhuǎn)錄元件從而激活SGIP1的表達(dá)，進(jìn)而通過降解SGS3蛋白抑制ta-siRNAs的產(chǎn)生，另一方面能直接結(jié)合H3K27me3去甲基化酶RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6（REF6）和染色質(zhì)重塑因子BRAHMA（BRM）啟動(dòng)子上的熱激轉(zhuǎn)錄元件從而激活REF6和BRM的表達(dá)。REF6和BRM的上調(diào)表達(dá)能反過來降低HSFA2位點(diǎn)上的H3K27me3修飾水平，從而降低H3K27me3對(duì)HSFA2轉(zhuǎn)錄的抑制作用；因此，REF6和HSFA2能形成一個(gè)正向反饋循環(huán)途徑維持植物對(duì)高溫的傳代記憶。REF6-HSFA2反饋循環(huán)和ta-siRNAs含量的下降共同作用，上調(diào)了REF6/BRM/HSFA2和ta-siRNAs的共同靶標(biāo)HEAT-INDUCED TAS1 TARGET 5 （HTT5）的表達(dá)，導(dǎo)致植物的早開花和感病性增加的表型。該研究揭示了一個(gè)由組蛋白去甲基化酶、染色質(zhì)重塑因子、轉(zhuǎn)錄因子、泛素連接酶和小分子RNAs共同組成的復(fù)雜的表觀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)參與植物對(duì)高溫的傳代記憶，促使植物提前開花同時(shí)以低抗病性為代價(jià)來保證植物能順利繁衍和適應(yīng)高溫逆境。