曹晓风课题组综述表观遗传调控拟南芥热形态建成的研究进展

阅读原文：https://rd.springer.com/article/10.1007/s42994-022-00070-9

温度是决定植物生长发育、地理分布和季节性行为的关键因素¹，而全球气温的持续上升²将会引发作物产量的显著性下降，给未来的农业生产和粮食安全带来巨大的挑战³。植物可以精准的感知外界环境温度的细微变化并做出生长发育方面的相应改变以确保生命的延续。植物为响应不利的外界高温环境（较高的外界环境温度，但未达到高温胁迫）会进行适应性生长并引起植株形态学上的变化，如：下胚轴伸长、叶柄变长以及叶柄和叶片的偏向上性生长和提早开花等，这些形态学上的改变被称作热形态建成⁴。因此，在全球气候日趋变暖的大趋势下，解析植物热形态建成的分子机理, 对提高作物的高温环境耐受力、培育耐热作物新品种、保障粮食安全具有重要意义。

植物对高环境温度的适应性受到多个信号途径和多个层次的调控^5,6，越来越多的研究表明表观遗传机制在其中具有重要功能。近日，中科院遗传与发育生物学研究所曹晓风课题组在aBIOTECH杂志上发表了题为“Epigenetic regulation of thermomorphogenesis in Arabidopsis thaliana”（点击题目查看原文）的综述论文，以模式植物拟南芥为例，总结了近年来热形态建成过程中表观调控机制的研究进展，同时讨论了这一领域未来可能的研究方向和发展趋势。

该综述首先介绍了不同的组蛋白修饰、组蛋白变体和非编码RNA在拟南芥热形态建成中的重要作用，探讨了不同表观遗传修饰之间的互作、表观遗传对RNA代谢的调控，以及表观遗传通过整合光信号和温度信号两条途径从而参与调控热形态建成的作用机制。此外，论文还提出单细胞水平的表观遗传组学等多维组学的联合分析将有助于阐明在持续变化的环境温度下细胞行为和植株热形态建成的关联，指出获取单细胞水平的多组学信息对于更好地揭示参与热形态建成的基因的作用机制至关重要。针对表观遗传应答环境温度变化的研究将有利于探索在全球气候变暖的背景下应对粮食安全挑战所需的育种新策略。

该研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院先导专项、中国博士后科学基金会等相关经费的支持。中科院遗传与发育生物学研究所博士后侯毅枫、博士后闫延为论文的共同第一作者；中科院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究员为论文的通讯作者。

Cite this article as:

Hou, Y., Yan, Y. & Cao, X. Epigenetic regulation of thermomorphogenesis in Arabidopsis thaliana. aBIOTECH (2022). https://doi.org/10.1007/s42994-022-00070-9

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参考文献：

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2. Tollefson, J. IPCC climate report: Earth is warmer than it's been in 125,000 years. Nature 596, 171-172, doi:10.1038/d41586-021-02179-1 (2021).

3. Zhao, C. et al. Temperature increase reduces global yields of major crops in four independent estimates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114, 9326-9331, doi:10.1073/pnas.1701762114 (2017).

4. Quint, M. et al. Molecular and genetic control of plant thermomorphogenesis. Nat Plants 2, 15190, doi:10.1038/nplants.2015.190 (2016).

5. Li, B., Gao, K., Ren, H. & Tang, W. Molecular mechanisms governing plant responses to high temperatures. Journal of integrative plant biology 60, 757-779, doi:10.1111/jipb.12701 (2018).

6. Zhang, L. L., Luo, A., Davis, S. J. & Liu, J. X. Timing to grow: roles of clock in thermomorphogenesis. Trends in plant science 26, 1248-1257, doi:10.1016/j.tplants.2021.07.020 (2021).