紫花苜蓿氧化还原酶基因启动子CHH低甲基化调控盐碱胁迫适应的机制研究

本研究针对盐碱胁迫严重制约紫花苜蓿品质与产量的问题，通过整合全基因组甲基化与转录组分析，发现耐盐碱品种在氧化还原酶基因启动子区呈现持续性CHH低甲基化特征。实验证实NCED、LOX2等关键基因的低甲基化与其转录激活正相关，5-azacytidine处理进一步验证DNA去甲基化通过增强抗氧化能力提升适应性。该研究为牧草抗逆表观遗传育种提供新策略。

盐碱胁迫严重损害紫花苜蓿（Medicago sativa）的品质和生产力，而表观遗传调控的作用尚不明确。为探究DNA甲基化在盐碱耐受性中的作用，研究人员对两种耐受性对比的苜蓿栽培种进行全基因组甲基化组与转录组整合分析。结果显示，盐碱处理仅轻微影响全局甲基化水平，但在CHH上下文（特别是启动子区域）出现大量差异甲基化区域（DMRs）。耐盐碱品种在对照和胁迫条件下均表现出比敏感品种更低的启动子CHH甲基化水平。富集分析表明，CHH-DMRs重叠基因与氧化还原酶（oxidoreductase）活性相关。选取五个代表性候选基因——NCED（9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶）、LOX2（脂氧合酶2）、LOX4（脂氧合酶4）、CuAO1（铜胺氧化酶1）和CuAO2（铜胺氧化酶2）进行验证，qRT-PCR和McrBC-PCR实验证明启动子低甲基化与胁迫诱导的转录激活密切相关。为验证DNA低甲基化是否直接贡献耐受性，用5-氮杂胞苷（5-azacytidine）处理苜蓿幼苗，发现其显著增强盐碱胁迫下的抗氧化能力，支持DNA去甲基化在适应性中的作用。本研究揭示了表观调控在牧草胁迫适应中的重要性，为功能研究和分子育种提供理论基础。