晚霜凍是葡萄生產中普遍存在的氣象災害，危害葉片、花穗及嫩梢，導致減產甚至絕產，給葡萄生產帶來巨大損失。研究葡萄對低溫脅迫的響應，將為防凍措施的制定提供理論依據。組蛋白H3第27位的賴氨酸三甲基化（H3K27me3）修飾是常見的染色質修飾方式，在植物生長發育及脅迫應答中發揮著重要作用。目前葡萄中H3K27me3的修飾模式及其對低溫的應答還不清楚。
中國科學院武漢植物園聯合中國科學院植物研究所、湖北省農科院、武漢市農科院多位科研人員，選取常溫（26℃）和低溫（4℃）處理2 h和24 h的山葡萄（Vitis amurensis）葉片開展了ChIP-seq實驗，研究了全基因組水平H3K27me3的修飾模式、低溫下的變化以及對基因表達的影響。結果表明，約60%的H3K27me3修飾峰的長度區間為100～500 bp，均勻分布于基因區和基因間區；共在8368個基因區間內發現了H3K27me3修飾，占整個基因組注釋基因總數的26.3%；低溫處理早期（2 h）山葡萄葉片中H3K27me3水平變化較大，增強的修飾峰有2793個，減弱的有305個，分別對應2066和266個基因；低溫處理24 h后絕大多數（97.3%）變化的修飾峰恢復到處理前水平；H3K27me3發生變化的基因涉及分解代謝、細胞成分組織、表觀遺傳和DNA代謝等生物學過程，而H3K27me3修飾峰減弱的基因涉及脅迫應答、脂質代謝與次生代謝產物合成等；基因表達與H3K27me3修飾水平關聯分析證實了在基因組水平上，H3K27me3修飾對基因的表達起抑制作用，其中啟動子、外顯子或編碼區下游區域的抑制作用明顯；但低溫下H3K27me3修飾變化的基因的表達并不完全受到此修飾的影響。
這些結果揭示了山葡萄中H3K27me3修飾在整個基因組層面的分布情況，解析了低溫下H3K27me3的變化及其對基因表達的影響，為探索山葡萄低溫應答過程提供了線索。研究成果3月8日在線發表于Horticultural Plant Journal。武漢植物園已畢業博士朱振飛為該論文第一作者，武漢植物園王青鋒研究員和辛海平研究員為通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
圖：山葡萄中H3K27me3均勻分布于基因區與基因間區，低溫下H3K27me3先變化后回復到處理前水平，H3K27me3在基因組水平上抑制基因的表達
