干旱胁迫下鹰嘴豆基因型依赖性DNA甲基化变异及其与耐旱性的表观遗传调控机制

本研究通过全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)技术，解析了干旱敏感型(ICC 1882)与耐旱型(ICC 4958)鹰嘴豆基因型在干旱胁迫下DNA甲基化模式的差异。发现耐旱型更多表现为低甲基化(hypomethylation)，而敏感型以高甲基化(hypermethylation)为主，揭示了RdDM途径介导转座子(TEs)CHH甲基化的新机制，为作物抗逆育种提供表观遗传学靶点。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为制约农作物产量的首要非生物胁迫因素。作为重要的豆科作物，鹰嘴豆在干旱条件下产量损失高达40%，其抗旱机制研究具有重要农业意义。传统育种手段面临抗性性状复杂、遗传背景不清等瓶颈，而表观遗传调控尤其是DNA甲基化修饰，被认为是植物响应环境变化的关键开关。然而，不同基因型鹰嘴豆如何通过特异性甲基化模式调控抗旱性，仍是未解之谜。

为揭示这一机制，Shiv Nadar Institution of Eminence的研究团队选取具有典型抗旱性差异的鹰嘴豆基因型ICC 4958（耐旱型，DT）和ICC 1882（敏感型，DS），采用全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)技术绘制了干旱胁迫下的甲基化图谱。通过整合小RNA测序数据，系统分析了甲基化模式与基因表达、转座子活性的关联，最终发现基因型依赖性表观遗传调控网络是决定抗旱性的重要因素。该成果发表于《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》。

关键技术方法包括：1) 对26日龄幼苗进行15天干旱处理建立胁迫模型；2) WGBS检测全基因组CG/CHG/CHH三种序列上下文(context)的甲基化水平；3) 生物信息学分析差异甲基化区域(DMRs)与差异表达基因(DEGs)的关联；4) 转座子(TEs)甲基化密度与small RNA分布的整合分析。

DNA methylation landscape profiling in chickpea genotypes
研究发现DT基因型整体呈现CG上下文低甲基化，而DS基因型则以高甲基化为主。耐旱型在转座子区域的CHH甲基化显著升高，暗示RdDM(RNA-directed DNA methylation)途径的激活。甲基化水平与基因表达相关性分析显示，CG甲基化与基因表达呈正相关，而CHH甲基化与转座子沉默密切相关。

Discussion
功能注释揭示两类基因型存在显著通路分化：DS型富集于根发育、端粒维持等基础生理过程；DT型则激活程序性死亡、miRNA沉默等胁迫响应通路。特别值得注意的是，类胡萝卜素代谢通路在耐旱型中的特异性激活，可能通过抗氧化机制增强抗旱性。研究首次证实RdDM途径通过24-nt small RNA引导TEs的CHH高甲基化，从而维持基因组稳定性。

该研究建立了鹰嘴豆抗旱性与表观遗传标记的关联图谱，揭示了基因型依赖性甲基化变异的分子基础。发现的不同甲基化模式为分子标记辅助育种提供新靶点，其中RdDM途径介导的转座子沉默机制为作物抗逆改良提供了全新视角。研究结果对理解植物表观遗传记忆的形成与跨代遗传规律具有重要理论价值，也为应对气候变化的精准农业实践奠定了科学基础。