何跃辉团队揭示植物“冬季低温记忆”代际传递的母系遗传机制学术资讯

来源：iNature

有些植物可以“记住”过去的环境经验，以适应特定的环境。在拟南芥中，长时间的冷暴露会通过Polycomb组（PcG）染色质修饰剂使强效的花卉阻遏物FLOWERING LOCUS C（FLC）沉默。“冬季寒冷的记忆”被认为是有丝分裂稳定的，而减数分裂不稳定的，因此不能代代相传。通常，在植物中尚不清楚染色质介导的环境记忆是否以及如何跨代传播。

2020年9月21日，中国科学院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉团队在Nature Plants 在线发表题为“Maternal transmission of the epigenetic ‘memory of winter cold’ in Arabidopsis”的研究论文，该研究显示了在卵细胞中维持了冷诱导的记忆，这在雌性配子形成过程中是减数分裂稳定的，并提供了证据表明这种Polycomb介导的记忆在精子细胞不能被维持。此外，该研究表明，这种冷记忆是母体遗传的，而不是母体遗传给合子和早期胚胎。

总之，该研究表明，并进一步提供了对植物染色质状态介导的环境记忆的代际传递的分子机制见解。

在拟南芥的一年生冬季中，FRIGIDA（FRI）的作用是促进FLC表达，从而防止冷暴露前的花期过渡。长时间的寒冷会导致FLC转录的关闭，随后在成核区域的PRC2在FLC染色质上形成组蛋白3赖氨酸27三甲基化（H3K27me3），位于第一个外显子-内含子连接处，并包含顺式调节冷存储元件（CME）。

在寒冷期间，CME被两个与DNA结合的染色质相关的阻遏物特异性识别，这些阻遏物与PRC2结合，使H3K27me3在成核区域积累。此外，长的非编码RNA促进PRC2募集至FLC染色质。恢复温暖后，PRC2传播到整个FLC基因座，以沉积H3K27me3，从而使FLC稳定沉默。因此，在回暖过程中跨细胞分裂在FLC维持或传播这种Polycomb抑制的染色质状态，可使植物记忆过去的寒冷经历，即表观遗传学的“冬季寒冷记忆” 。在繁殖过程中，FLC表达在胚胎发育中被重新激活。

有些植物可以“记住”过去的环境经验，以适应特定的环境。例如，在冬季长时间处于低温暴露之后，春化反应性植物记住了寒冷经历，以获得在后期有利于种子生产的开花能力。在拟南芥中，长时间的冷暴露会通过Polycomb组（PcG）染色质修饰剂使强效的花卉阻遏物FLOWERING LOCUS C（FLC）沉默。这种被聚梳抑制的染色质状态在表观遗传上得以维持，并因此“记忆”回温暖后的后续生长发育过程中。“冬季寒冷的记忆”被认为是有丝分裂稳定的，而减数分裂不稳定的，因此不能代代相传。通常，在植物中尚不清楚染色质介导的环境记忆是否以及如何跨代传播。

在这里，该研究显示了在卵细胞中维持了冷诱导的记忆，这在雌性配子形成过程中是减数分裂稳定的，并提供了证据表明这种Polycomb介导的记忆在精子细胞不能被维持。此外，该研究表明，这种冷记忆是母体遗传的，而不是母体遗传给合子和早期胚胎。总之，该研究表明，并进一步提供了对植物染色质状态介导的环境记忆的代际传递的分子机制见解。

来源：Plant_ihuman iNature

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