稻瘟病菌组蛋白修饰互作揭示兼性异染色质中两个功能迥异的亚结构域

本研究针对植物病原真菌稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)中组蛋白修饰的复杂互作机制，通过构建H3K4me2/3、H3K9me3和H3K27me3甲基转移酶基因敲除突变体，结合ChIP-seq和RNA-seq技术，首次发现兼性异染色质(fHC)可细分为K4-fHC和K9-fHC两个功能亚区。该研究揭示了H3K27me3动态调控与病原菌效应基因表达的关联性，为理解真菌表观遗传调控与宿主适应性进化提供了新视角。

　　

在真菌与植物的军备竞赛中，病原菌如何通过表观遗传机制快速调整毒力基因表达始终是未解之谜。稻瘟病菌作为毁灭性植物病原体，每年造成全球水稻减产10-30%，其基因组中富含组蛋白修饰标记的兼性异染色质区域(fHC)被认为是调控效应基因的"战略储备库"。然而，这些染色质区域是否存在功能分化，以及不同组蛋白修饰如何协同调控致病过程，仍是领域内亟待破解的难题。

日本某研究机构（根据原文作者单位信息需补充）的Tbach A. Dang等研究人员在《Communications Biology》发表的重要工作中，通过系统分析H3K4me2/3、H3K9me3和H3K27me3三种关键组蛋白修饰在甲基转移酶突变体中的重新分布规律，首次揭示稻瘟病菌基因组中兼性异染色质可划分为两个功能迥异的亚区——K4-fHC和K9-fHC。这项发现不仅深化了对真菌表观遗传调控机制的认知，更为开发新型表观遗传靶向杀菌剂提供了理论依据。

研究团队运用三大关键技术：1) 构建H3K4me2/3(MoSet1)、H3K9me3(MoKmt1)和H3K27me3(MoKmt6)甲基转移酶基因敲除突变体；2) 全基因组染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)分析组蛋白修饰分布；3) 感染不同时间点的转录组测序(RNA-seq)鉴定差异表达基因。通过整合多维组学数据，研究人员绘制出迄今最全面的稻瘟病菌表观遗传调控图谱。

Genomic compartments characterized by histone modifications
通过1kb分辨率染色质分区分析，发现Br48基因组中19.3%为富含H3K4me2的常染色质(EC)，17.7%为H3K27me3标记的fHC，8.0%为H3K9me3标记的组成型异染色质(cHC)。染色体间分区比例差异显著，如cHC在3号染色体占比达13.3%，而在5号染色体仅3.3%。

Identification of two fHC subcompartments
创新性发现fHC可依据相邻区域分为K4-fHC（毗邻EC）和K9-fHC（毗邻cHC）。在△mokmt1突变体中，K4-fHC的H3K27me3水平显著降低，而K9-fHC保持稳定，提示二者受不同调控机制支配。

Functional validation of subcompartments
K4-fHC具有更高基因密度(0.34 genes/kb)和效应基因富集度(30.7%)，而K9-fHC转座元件含量(8.9%)显著高于K4-fHC(1.7%)。感染过程中，50%上调的效应基因位于K4-fHC，证实其作为"环境响应基因库"的功能。

Interplay of histone PTMs
△moset1导致cHC区H3K9me3减少而H3K27me3增加；△mokmt6则引起fHC区H3K4me2异常升高，揭示组蛋白修饰间存在复杂的拮抗与补偿关系。

这项研究的重要发现在于：首次在植物病原真菌中证实兼性异染色质存在功能异质性，其中K4-fHC作为环境响应枢纽，通过动态的H3K27me3修饰调控效应基因表达；而K9-fHC则更倾向于基因组稳定性维持。这种分区策略可能帮助病原菌在保守基因组框架下实现快速环境适应。从应用角度看，针对K4-fHC特异性表观遗传调控因子的干预，或将成为控制稻瘟病的新思路。该研究建立的Br48菌株表观基因组图谱，也为后续真菌-植物互作研究提供了宝贵资源。