图/文 郭甜丽

近日，永利23411集团何新华教授、罗聪教授、郭甜丽讲师团队在园艺学顶刊《Horticulture Research》上在线发表了题为“Advances in the study of the role of epigenetic mechanisms in plant growth and response to stress”的综述论文。该文系统梳理了DNA修饰、RNA修饰、组蛋白修饰、组蛋白伴侣、染色质重塑及非编码RNA调控六大核心机制，重点阐述了它们在植物生长与胁迫响应中的协同调控网络及跨代遗传规律。

论文封面

在植物生命体系中，基因表达需要在生长发育与环境胁迫之间实现精准平衡。表观遗传机制不改变DNA序列，却能通过可遗传的修饰调控基因表达，成为植物适应多变环境、保障产量与品质的关键策略。在全球气候变化加剧、极端天气频发的背景下，全面解析表观遗传调控机制，对提升作物抗逆性、保障粮食安全具有重要意义。

表观遗传机制传递示意图：当植物遭受生物及非生物胁迫时，表观遗传机制被激活，导致跨代遗传，增强其对多变环境的适应性

DNA甲基化是植物中最核心的表观修饰，在CG、CHG、CHH三类位点由MET1、CMT3及RdDM途径动态维持。研究揭示了“甲基化建立-识别-去甲基化”的多层次回路：高温下ROS1启动子甲基化变化可防止过度去甲基化；干旱下RdDM途径抑制ZmNAC111表达；病原菌侵染时，病毒DNA甲基化与免疫基因去甲基化协同建立抗性。

RNA修饰方面，m⁶A通过调控mRNA稳定性及翻译效率，参与胚胎发育、开花、果实成熟及多种胁迫应答。在番茄中，m⁶A靶向ABA通路调控非跃变型果实成熟；ALKBH10B介导的去甲基化可提高耐旱性。此外，RNA乙酰化（ac⁴C）通过提高光捕获蛋白翻译效率保护光系统，并参与水稻稻瘟病抗性。

组蛋白修饰与染色质重塑方面，H3K4me3/H3K36me3为活化标记，H3K9me2/H3K27me3为抑制标记。组蛋白伴侣介导核小体组装与解离，ATP依赖的染色质重塑复合物实现胁迫响应基因的快速激活。

非编码RNA通过与DNA结合蛋白互作，特异性招募染色质修饰复合物至靶位点，实现基因表达的精准调控。

该综述首次系统整合了DNA甲基化与m⁶A之间的双向反馈回路：番茄成熟中，m⁶A去甲基酶依赖乙烯信号促进DNA去甲基酶表达，而自身又受DNA甲基化调控。此外，RNA聚合酶IV产生的siRNA可诱导H3K9me2和DNA甲基化；H3K36me3可招募m⁶A甲基转移酶复合物。

植物中的表观遗传调控网络：DNA修饰、组蛋白修饰、RNA修饰、非编码RNA及染色质重塑之间的协同互作

在跨代遗传方面，拟南芥春化中FLC位点的H3K27me3抑制标记可经雌配子系传递给胚胎，实现开花时间跨代调控。无性繁殖由于绕过了表观重置，比有性生殖更能稳定传递表观记忆。但组蛋白修饰的直接跨代遗传仍存争议。

文章最后提出，通过整合多组学方法解析核心表观遗传网络，并利用CRISPR表观基因组编辑工具，可实现定向表观遗传育种，为培育气候智能型作物、保障粮食安全开辟新路径。

永利23411集团硕士生刘艳珠为论文第一作者；何新华教授、罗聪教授与郭甜丽讲师为共同通讯作者。硕士生吴嘉琦、本科生杨金华、青年教师谢芳芳及陈灿斌共同参与。该研究得到yl23411永利集团引进人才科研启动项目、广西自然科学基金、广西高校中青年教师科研基础能力提升项目等资助。

一审一校：何丽珊

二审二校：杨艳琼

三审三校：高欲垚