[杨树林]杨树耐旱的表观遗传与转录协同调控机制的研究取得重要进展

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林木遗传育种国家重点实验室    日前，我校林木遗传育种国家重点实验室李伟研究组和姜立泉研究组合作，从毛果杨木质部中鉴定出NAC006等3个耐旱基因。该研究揭示了转录因子与组蛋白修饰协同调控杨树适应干旱胁迫的新机制，为利用分子育种技术进行林木高抗育种提供了重要理论基础。   非生物胁迫对农业、林业生产和自然生态系统构成了全球性威胁。其中，干旱胁迫严重影响了森林生物量与生产力。研究表明，植物主要通过抗旱基因网络快速、协调的变化适应干旱胁迫。此过程需要复杂的转录调控和染色质辅助功能的变化，其中转录因子和表观遗传修饰起着重要作用。但迄今为止，关于二者相互协调控制耐旱基因表达的分子机制还鲜有报道。   我校林木遗传育种国家重点实验室李伟研究组和姜立泉研究组合作，从毛果杨木质部中鉴定出NAC006等3个耐旱基因。在毛果杨中过量表达这些NAC基因，显著增强转基因杨树的耐旱性。进一步研究发现，毛果杨木质部中干旱胁迫诱导的转录因子AREB1与组蛋白乙酰化酶复合体GCN5-ADA2b相互作用形成三聚体，结合到NAC6等耐旱基因启动子上，通过乙酰化修饰，激活NAC6等靶基因表达。这些NAC耐旱基因的表达，降低杨树木质部导管内腔孔径，从而降低干旱诱导的导管栓塞风险；同时增加木质部导管数量，进而增强木质部输水能力。因此，NAC6等耐旱基因可能通过影响木质部发育，改变木质部导管的结构和数量，从而使树木适应干旱胁迫。   这一研究成果在植物生物学领域的国际权威期刊Plant Cell杂志上在线发表（http://www.plantcell.org/content/early/2018/12/11/tpc.18.00437），并被杂志推选为“highlight paper”,专门撰写论文进行评述，向读者重点推荐该研究成果（http://www.plantcell.org/content/early/2018/12/20/tpc.18.00940）。林木遗传育种国家重点实验室在读博士研究生李爽（https://plantae.org/recognizing-plant-cell-first-authors-shuang-li/）和林盈仲副教授为该论文的共同第一作者，李伟教授和姜立泉教授为该论文的共同通讯作者。另外11位林木遗传育种国家重点实验室的成员也参与了该项工作。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委和中组部青年千人计划等项目的资助。

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