春化是指植物需要经历长时间的低温处理才能开花的现象，能够保证越冬植物在合适的光温条件下进行生殖生长，从而确保产量。小麦根据春化的需求主要分为需要经历春化才能开花的冬性小麦和不需要经历春化就能开花的春性小麦。对小麦春化进行研究，了解春化调控的机制，对提高小麦品种的适应性具有广泛意义。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军研究组利用RNA-seq, ATAC-seq和CUT&Tag技术绘制了田间冬小麦春化建立，维持和重置过程中的转录及染色质动态图谱。研究发现，小麦春化调控的主效基因VRN1受到抑制性组蛋白修饰H3K27me3和激活性组蛋白修饰H3K36me3的调控。通过CRISPR技术，研究人员创制了H3K27me3和H3K36me3的“writer”的缺失突变体Tafie-cr-87和Tasdg8-cr-3/5。该突变体分别表现出早花和晚花的表型，证明了H3K27me3和H3K36me3对VRN1的调控作用。拟南芥中春化主效基因FLC也同时受到H3K27me3和H3K36me3的调控，但与VRN1呈现完全相反的模式。鉴于VRN1和FLC这种镜像的模式，研究人员利用RNA-H3K27me3-H3K36me3模式鉴定了212个VRN1-pattern-like基因和585个FLC-pattern-like基因作为潜在的开花调控因子。其中TaFUL3和TaTOE基因上存在与开花时间显著关联的变异位点，暗示了他们在开花调控中的功能。
该研究结果以“Distinct roles of H3K27me3 and H3K36me3 in vernalization response, maintenance, and resetting in winter wheat”为题于2024年7月8日在线发表于Science China Life Sciences杂志，肖军组在读博士生刘雪美和已毕业博士生邓民为共同第一作者，肖军研究员，林学磊助理研究员为共同通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金（31970529）的资助。
图：H3K27me3和H3K36me3在冬小麦春化响应、维持和重置过程中的不同作用
