【New Phytologist】普渡大学利用矮牵牛花揭示组蛋白乙酰化介导植物中特化代谢物生物合成的昼夜振荡

2023年12月6日，New Phytologist杂志在线发表了来自普渡大学Li Ying实验室题为“Rhythmic histone acetylation acts in concert with day-night oscillation of the floral volatile metabolic network”的研究论文，该研究利用矮牵牛花研究了特化代谢物生物合成的基本机制。作者首先确定矮牵牛花中特化代谢物的生物合成受昼夜周期调节，在傍晚达到高峰，以吸引夜间传粉者。在潜在机制方面，他们发现染色质水平的调控，尤其是组蛋白乙酰化，在介导植物中特化代谢物生物合成基因网络的昼夜振荡中起着至关重要的作用。这一认识对于未来的代谢工程研究至关重要。

特定代谢物的生物合成受昼夜周期等环境因素的严格调控，但其基本机制仍然难以捉摸。在矮牵牛米切尔花（Petunia hybrida cv. Mitchell）中，挥发性化合物的生物合成和释放呈现昼夜模式，傍晚达到高峰，以吸引夜间传粉者。

该研究以矮牵牛花为模型系统，发现染色质水平调控，尤其是组蛋白乙酰化，在介导特化代谢物生物合成基因网络的昼夜振荡中起着至关重要的作用。通过对组蛋白修饰进行染色质免疫沉淀分析，我们发现一组特定基因参与花卉挥发性化合物的调控、生物合成和释放，并且在昼夜振荡基因表达中的幅度最大。昼夜振荡基因表达与高度动态的组蛋白乙酰化标记 H3K9ac 和 H3K27ac 相关。具体来说，昼夜振荡基因表达最明显的特征是组蛋白乙酰化标记在夜间急剧消失，可能会在早晨不需要挥发性化合物时关闭其生物合成。抑制白天的组蛋白乙酰化会影响这些基因的夜间诱导表达。总之，该研究表明，染色质修饰在特化代谢网络的昼夜振荡中发挥着积极作用。

这项研究是由普渡大学Li实验室（包括第一作者Ryan Patrick博士后和Ying Li 研究员）与Dudareva实验室（包括共同作者Xing-Qi Huang博士后和生物化学系特聘教授Natalia Dudareva）高效合作完成的。这项研究标志着我们在破译特化代谢的染色质调控方面迈出了重要一步。这项研究最初由普渡大学植物生物学中心的种子基金资助，随后又获得了美国农业部和国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19447

转自：“iPlants”微信公众号

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