白洋研究组和曹晓风研究组联合揭示水稻组蛋白甲基化调控根系核心菌群

　　

　　根系微生物组与植物的养分吸收、抗病抗逆等生长发育过程密切相关，其在植物根系的定殖和组装受环境和植物遗传途径等因素的影响。表观遗传调控是调节染色体行为和基因表达的重要机制，探究表观遗传途径与植物根系微生物的关系能够更加系统地揭示植物生长发育过程。尽管表观遗传调控与宿主微生物组的关系已在动物模型中得到广泛研究，但在植物中相关研究较少。

 

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所白洋研究组和曹晓风研究组合作，通过比较了水稻三种组蛋白甲基化相关突变体DJ-jmj703, ZH11-sdg714和Nip-dcl3a及其对应野生型的根系微生物组的结构和物种组成，发现水稻的根系微生物结构受组蛋白甲基化修饰影响，其中响应组蛋白甲基化调控的相关细菌主要属于厚壁菌门以及β-变形菌纲。通过进一步构建水稻根系微生物共发生网络，发现微生物网络的44个核心物种中，有35个细菌受到至少一种组蛋白甲基化相关基因调控(图)。这些结果表明水稻组蛋白甲基化在调控根系微生物群落的组装过程中起关键作用，为植物表观遗传调控与根系微生物组之间的联系提供新思路。

 

图：水稻根系微生物组共现网络揭示核心菌群受组蛋白甲基化调控。水稻根系微生物共存网络（左）以及受组蛋白甲基化影响的细菌在网络中的分布情况（右）

 

　　该项研究成果于2021年7月2日在线发表于Journal of Genetics and Genomics杂志(DOI:10.1016/j.jgg.2021.06.005)。遗传发育所客座研究生吕志尧、博士研究生戴睿和徐浩然为该论文的共同第一作者，张婧赢副研究员、宋显伟研究员、白洋研究员和曹晓风研究员为该论文的共同通讯作者，刘永鑫高级工程师、访问学者白波副研究员等人参与了此项目。相关工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。