组蛋白乙酰转移酶全基因组鉴定及组蛋白乙酰化调控 Syntrichia caninervis 耐脱水性的功能解析

本研究针对耐脱水性(DT)的表观遗传调控机制这一科学问题，通过全基因组鉴定 Syntrichia caninervis 中8个组蛋白乙酰转移酶(HATs)家族成员，结合组蛋白去乙酰化酶抑制剂MB-3处理实验和转录组分析，首次揭示组蛋白乙酰化通过调控光合作用、抗氧化途径、代谢活动等多重机制在DT中的核心作用，为极端环境适应机制研究和抗逆作物培育提供新思路。

　　

在陆地植物演化过程中，耐脱水性(DT)是植物适应干旱环境的关键性状。虽然种子植物的DT研究已取得进展，但关于表观遗传调控尤其是组蛋白修饰在DT中的作用仍是未解之谜。苔藓植物 Syntrichia caninervis 作为"复活植物"的典型代表，能在失去95%水分后迅速恢复生理活性，成为研究DT机制的理想模型。中国科学院新疆生态与地理研究所的研究团队在《Plant Science》发表的研究，首次系统揭示了组蛋白乙酰化修饰调控DT的分子机制。

研究采用生物信息学分析鉴定了8个ScHATs基因家族成员，通过系统进化树构建和保守结构域分析进行分类；利用组蛋白去乙酰化酶抑制剂MB-3处理结合表型观察评估组蛋白乙酰化功能；采用RNA-seq技术分析脱水-复水过程中转录组变化；通过qRT-PCR验证关键基因表达模式。

【Genome-wide identification of HAT genes】
在 S. caninervis 和 P. patens 中分别鉴定出8个和9个HATs基因，系统进化分析显示这些基因可分为HAG、HAM、HAC和HAF四个亚家族，具有典型的乙酰转移酶结构域和基因保守性。

【Genome-wide identi?cation of HAT genes in S. caninervis】
脱水胁迫下不同ScHATs呈现差异表达模式，其中ScHAG3和ScHAM2在脱水早期显著上调，暗示其在DT起始阶段可能发挥关键调控作用。

【Discussion】
研究发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂处理会显著降低S. caninervis的DT能力。转录组分析揭示组蛋白乙酰化通过多重途径调控DT：1)维持光合系统II相关基因(如psbA和psbD)的表达；2)激活超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等抗氧化酶基因；3)调控糖代谢和ATP合成相关基因；4)影响WRKY和NAC等转录因子家族的活性。

【Conclusion】
该研究不仅首次在苔藓植物中建立了HATs家族的系统框架，更重要的是阐明了组蛋白乙酰化作为"表观遗传开关"通过多维度调控网络决定DT能力的分子机制。这些发现为理解植物极端环境适应策略提供了新视角，其中鉴定的ScHATs基因和调控靶点为作物抗逆遗传改良提供了宝贵的基因资源。研究获得中国科学院青年团队稳定支持项目(YSBR-119)和第三次新疆综合科学考察等资助。