普通小麦感染白粉病后H3K4me3和H3K36me3组蛋白修饰的动力学变化

《BMC Plant Biology》：Dynamics of H3K4me3 and H3K36me3 histone modifications in response to powdery mildew infection in common wheat

　　

摘要

背景

白粉病是由生物寄生真菌Blumeria graminis f. sp. tritici（简称）引起的，是导致小麦产量下降的主要病原体之一。然而，小麦对感染的表观遗传调控机制目前仍知之甚少。在本研究中，我们对感染了多种菌株的小麦叶片进行了转录组学和组蛋白H3修饰的综合分析。

结果

RNA-seq分析显示，在感染后，小麦叶片发生了广泛的转录重编程，许多功能基因发生了显著变化，其中包括与组蛋白修饰相关的基因。通过对两种关键激活组蛋白标记H3K4me3和H3K36me3的CUT&Tag分析，发现这两种修饰在感染后总体上有所减少。不过，H3K4me3修饰在启动子区域显著增加，而H3K36me3修饰在基因区域富集程度更高，这表明感染引起了这些活性组蛋白标记的重新分布。综合分析表明，只有一部分基因在转录水平与H3K4me3或H3K36me3修饰之间表现出一致的变化。与防御相关的基因，如、TaWRKY19和，在感染后无论是转录水平还是组蛋白修饰水平上都表现出下调趋势，而、TaPOD和Calreticulin（TaCRT）则上调。一致地，通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术沉默、TaWRKY19>和可以增强对的抗性，而沉默和则会增加其敏感性。

结论

我们的综合分析表明，感染会引起广泛的转录变化，并改变活性组蛋白标记H3K4me3和H3K36me3的分布。总体而言，我们的研究结果表明感染触发了协调的表观遗传和转录重编程，这一点通过、TaWRKY19>和等与防御相关的基因得到了验证，这些基因在小麦抗性中的作用也通过VIGS实验得到了证实。