表观遗传调控JASMONATE ZIM-DOMAIN基因通过JA信号通路增强水稻耐热性

本研究针对高温胁迫下水稻产量下降的全球性问题，以耐热品种Nagina 22（N22）为研究对象，通过多组学分析揭示了JAZ基因表观遗传调控新机制。研究人员发现HS诱导的JAZ基因特异性激活通过抑制JA信号通路显著提升水稻耐热性，并首次阐明MITEs区域DNA去甲基化动态变化是该过程的关键调控因素，为作物抗逆育种提供了新靶点。

　　

随着全球变暖加剧，极端高温已成为限制水稻生产的主要非生物胁迫之一。耐热水稻种质资源Nagina 22（N22）因其卓越的耐热性被视为研究范本，但此前其分子机制尚未完全阐明。武汉大学生命科学学院杂交水稻国家重点实验室的研究团队通过比较N22与热敏感品种93-11的转录组、表观组差异，发现高温胁迫（HS）下JAZ基因家族的特异性激活是N22耐热的关键。

研究采用RNA-seq、ChIP-seq、ATAC-seq和全基因组亚硫酸氢盐测序等核心技术，系统分析了18天苗龄水稻在45°C处理不同时间点的基因表达与表观遗传变化。关键发现包括：HS处理3小时后，N22中9个JAZ基因表达显著上调并伴随JA信号通路抑制；外源MeJA处理证实JA信号负调控耐热性；H3K9ac修饰增强和MITEs区域CHH型DNA去甲基化是JAZ激活的表观遗传基础。

JA signaling is impaired in N22 upon HS
转录组分析显示，HS处理3小时后N22特异性激活1026个基因，其中JA相关通路显著富集。与93-11相比，N22中9个JAZ基因表达瞬时激增，同时JA靶基因持续抑制，形成独特的"JAZ-MYC"调控模块。

JA signaling is repressed in N22 upon HS
免疫印迹和ChIP-seq证实，N22在HS下通过增加JAZ基因位点的H3K9ac水平促进染色质开放。ATAC-seq显示JAZ基因染色质可及性提升与表达激活同步，而JA靶基因则呈现可及性下降。

HS causes dynamic changes in chromatin modifications
全基因组甲基化分析揭示N22在HS早期发生大规模CHH型DNA去甲基化，主要发生在JAZ基因邻近的MITEs区域。5-AzaC处理实验证实DNA去甲基化可直接激活JAZ表达。

讨论与意义
该研究首次阐明表观遗传动态调控（而非静态修饰状态）是JAZ基因热响应的核心机制：N22通过HS诱导的MITEs区域主动去甲基化，协同组蛋白乙酰化修饰，快速建立抑制JA信号的分子开关。这一发现突破了传统抗逆育种依赖静态基因变异的局限，为利用表观遗传编辑技术（如CRISPR-dCas9靶向去甲基化）培育耐热作物提供了新思路。论文发表于《aBIOTECH》，其揭示的"染色质重塑-激素信号重编程-表型适应"级联反应模型，对解析植物复杂胁迫应答具有普适性参考价值。