aBIOTECH | 陈香嵩/蔡海亚团队合作揭示水稻耐高温表观遗传调控新机制

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水稻作为最重要的粮食作物之一，养育着全球半数以上的人口。其高产稳产的特性，在全球粮食生产体系中占据着至关重要的地位。然而，在全球气候变暖背景下，极端高温事件频发，已严重威胁水稻的稳产。但目前水稻耐高温的分子机制仍不明确。

近日，武汉大学杂交水稻全国重点实验室陈香嵩课题组联合湖北省农科院粮作所蔡海亚课题组在aBIOTECH 发表了题为“Epigenetic regulation of jasmonic acid signaling contributes to heat tolerance in rice Nagina22”的研究论文。该研究从表观遗传调控的角度探讨了水稻品种Nagina22（N22）耐高温的可能机制。

通过对N22和93-11两个品种在高温处理下的转录组进行分析，发现高温胁迫早期N22中JAZ基因的表达会特异地升高，并且伴随着茉莉酸（JA）信号下游响应基因表达的显著下降。另外，外源施加MeJA会显著降低N22的耐高温能力，表明高温胁迫早期JA信号的抑制可能是N22具有高耐热性的原因之一。

图1. 高温胁迫早期JAZ基因的上调表达可能是N22耐高温的原因之一

该研究进一步从表观遗传调控的角度探索了高温条件下JAZ基因在N22中特异上调的原因。DNA甲基化分析发现，N22在热处理的过程中有更剧烈的全基因组DNA甲基化波动，主要体现在高温胁迫早期发生了全基因组水平的DNA去甲基化，尤其是CHH的去甲基化，而93-11中的变动十分轻微。分析发现， MITEs转座子在CHH去甲基化的区域中显著富集，而JAZ基因的周围都有比较丰富的MITEs转座子的分布，并且DNA甲基化抑制剂处理能够显著提高JAZ基因的表达，这些结果暗示了高温处理下N22中MITEs转座子的DNA去甲基化可能是JAZ基因上调表达的原因。由于MITEs转座子在基因组中的分布极其广泛，本研究的结果暗示MITEs可能通过其自身的DNA甲基化修饰发挥调控基因表达的作用，从而帮助植物更好的适应环境变化。

图2. MITEs转座子上的DNA甲基化可能介导了N22中JAZ基因的表达调控

武汉大学陈香嵩和湖北省农科院蔡海亚为论文的共同通讯作者，武汉大学博士研究生杜晓萱和孙英男为论文的共同第一作者，湖北省农科院何永刚博士参与了该项研究。该研究得到了湖北省自然科学基金和国重重点研发项目的资助。

引用本文：

Du, X., Sun, Y., He, Y. et al. Epigenetic regulation of JASMONATE ZIM-DOMAIN genes contributes to heat tolerance in the heat-tolerant rice cultivar Nagina 22.  aBIOTECH (2025). https://doi.org/10.1007/s42994-025-00229-0

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