WD40蛋白DRW1介导DNA 6mA/H3K27me3/m5C表观遗传互作调控水稻产量与耐盐性的分子机制

研究人员揭示了表观遗传标记互作调控作物性状的分子机制。通过鉴定水稻WD40蛋白DRW1介导DNA 6mA去甲基化(OsALKBH1)、组蛋白H3K27三甲基化(OsCLF)和RNA m5C甲基化(OsNSUN2)的三维表观遗传网络，发现DRW1过表达通过染色质可及性调控油菜素内酯通路基因，使水稻产量提升30.2%并增强耐盐性，为作物表观遗传育种提供新靶点。

　　

这项突破性研究解析了水稻中WD40蛋白DRW1如何像交响乐指挥家般协调三种表观遗传标记的"分子对话"。研究发现DRW1能同时招募DNA去甲基化酶OsALKBH1、组蛋白甲基转移酶OsCLF和RNA甲基转移酶OsNSUN2，分别调控DNA N⁶-甲基腺嘌呤(6mA)擦除、组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化(H3K27me3)标记和RNA 5-甲基胞嘧啶(m⁵C)修饰。当DRW1被敲除时，这三种酶在染色质上的"驻扎"大幅减少，导致染色质结构"门户大开"，激活了油菜素内酯合成与信号转导基因的表达。

更有趣的是，科学家们通过基因编辑技术对DRW1启动子区的CAAT-box(ATTGG→ATTGA)和GATA motif(GATAGGG→GAT)进行精准"微调"，成功使DRW1表达量提升。田间试验显示，这些"升级版"水稻不仅产量飙升30.2%（无论在正常还是盐碱地），还展现出更强的耐盐能力。表观组学分析揭示，这种"一箭三雕"的性状改良源于DRW1过表达引发的表观遗传"连锁反应"——靶基因的DNA 6mA水平下降，而H3K27me3和RNA m⁵C标记则相应增加。

该研究首次绘制了DNA-组蛋白-RNA三层表观遗传标记互作的"通信网络"，为理解表观遗传调控如何像"分子多米诺骨牌"一样影响作物重要农艺性状提供了全新范式。