遺傳發育所在小麥胚發育的表觀組調控方面取得進展

　　胚胎發育是生物生命周期中至關重要的環節之一，在動植物中存在廣泛的保守性和特異性。動物胚胎發育過程中存在基因組范圍內表觀遺傳修飾的重編程事件，并影響了胚胎發育的進程。胚胎發育過程也適用于探究表觀修飾及轉錄調控對細胞命運決定的貢獻。然而，人們對于植物胚發育過程中轉錄及表觀修飾層面變化的了解要滯后于動物，存在一些盲區。 

　　基于以上背景，中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員肖軍團隊聚焦異源六倍體小麥，構建了小麥胚發育過程的參考表觀基因組，包括多種組蛋白修飾狀態、染色質可及性和時序性的轉錄因子-基因的調控網絡。該數據突出了早期胚發育過程表觀遺傳修飾重塑在動植物之間的保守性和特異性，尤其是H3K27ac和H3K27me3的重編程過程。在小麥中，激活型修飾H3K27ac和抑制型修飾H3K27me3會依次在受精后的第2天和第4天發生重排。這與動物早期胚胎發育過程中的表觀修飾重編程存在區別。H3K27ac的重排主要發生在維持花器官形態的基因上，H3K27me3的重排主要發生在干細胞龕相關基因上。隨著胚發育的進程，H3K27me3丟失，H3K27ac與染色質可及性增加，基因組呈現出相對寬松的染色質環境，允許轉錄因子自由結合，從而調控基因轉錄并決定細胞命運轉變，逐漸建立胚的形態。而在胚成熟過程中，一些組織或器官分化的特征基因上H3K27me3修飾的增加和染色質可及性的下降造成了基因順式作用元件位置的染色質凝縮，可能阻礙了器官的形態建成。胚發育的早期、晚期由H3K27me3修飾和染色質可及性主導轉錄調控，中期由H3K27ac和轉錄因子調控網絡主導轉錄調控，這也構成了胚“時期特異轉錄調控差異”的模型。 

　　普通小麥是異源六倍體植物，具有三個亞基因組和高比例的轉座子（TE占比>85%）。表觀修飾存在廣泛差異，與亞基因組特異性表達相關，尤其是抑制性的表觀修飾，如H3K27me3。同時，TE在三聯體基因調控區域的不同插入可能也影響了亞基因組成員的偏好性表達。該研究為小麥胚發育提供了豐富的數據庫資源，有助于合子體激活及胚形態建成過程重要調控因子的挖掘和功能解析。 

　　相關研究成果以Dynamic chromatin regulatory programs during embryogenesis of hexaploid wheat為題于近日在線發表在Genome Biology上。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金的資助。 

　　小麥胚發育過程表觀遺傳修飾的動態變化及階段特異的多維轉錄調控模式 。(a) 小麥胚發育過程表觀修飾組學實驗設計；(b) 小麥胚發育過程中組蛋白修飾重編程；(c) 小麥胚發育中期轉錄調控網絡介導的胚形態建成；(d) 小麥胚發育過程“時期特異轉錄調控”模型