近日，南方科技大学郎曌博教授团队在国际学术期刊 PNAS 上发表题为“Two Transcription Factors Play Critical Roles in Mediating Epigenetic Regulation of Fruit Ripening in Tomato”的研究论文。该研究揭示了两个关键转录因子 RIN 和 FUL1 在 DNA 甲基化调控番茄果实成熟过程中发挥的核心作用，成熟关键因子 MADS-RIN 对下游靶基因的调控依赖于 SlDML2 介导的启动子去甲基化，提出“表观遗传许可”调控新模型的新机制。

       果实成熟是一个复杂的生理过程，涉及质地软化、颜色变化和香气合成等诸多生理和生化变化。番茄果实成熟与乙烯产生及乙烯信号传导密切相关。此前，相关研究已鉴定出包括RIN、FUL1、HY5等在内的多个转录因子作为核心调控因子参与果实成熟调控。近年来，DNA 甲基化作为一种表观遗传修饰在果实成熟调控中的重要性逐渐受到关注，然而，DNA 甲基化在番茄果实成熟过程中发挥的作用尚未完全阐明。因此，团队研究人员聚焦DNA 去甲基化酶 DML2 介导番茄果实成熟的表观遗传分子调控机制，系统解析其在调控番茄果实成熟的过程中发挥的作用。

图1

       郎曌博团队发现，DNA 甲基化通过调控转录因子 RIN 和 FUL1 的表达来影响番茄果实成熟。在 DML2 基因突变体中，两个重要的成熟因子RIN和 FUL1 基因表达被沉默， 并且 rin/ful1 双突变体的果实成熟表型与 dml2突变体相似，这表明 RIN 和 FUL1 在 DML2 下游调控果实成熟方面具有功能冗余。进一步研究表明，在 dml2 中恢复RIN的表达可以部分回补 dml2 不能成熟的表型，并且恢复了 dml2 中乙烯的产生（图1）。这一发现首次明确了 RIN 和 FUL1 是连接 DNA 甲基化变化与果实成熟表型的关键因子。

图2

       团队通过对比野生型和 dml2 突变体中 RIN 的 ChIP-seq 数据发现，dml2 中 DNA 高甲基化区域影响了 RIN 的结合，进一步组蛋白的 ChIP-seq 数据和体外 EMSA 实验数据揭示了 DNA 甲基化通过改变染色质结构间接抑制 RIN 结合。这些研究表明 DML2 不仅通过调控成熟因子 RIN 和 FUL1 的表达，还通过调控 RIN 对下游调控位点的结合来影响果实成熟。进一步的数据分析表明，DNA 甲基化变化区域可以间接影响100bp范围内的转录因子结合，首次揭示了植物中 DNA 甲基化间接影响转录因子结合的范围， 这一发现不仅有助于阐明果实成熟的表观遗传调控机制，也对研究植物中DNA甲基化修饰对转录调控的影响提供了新的理论依据（图2）。

       安徽农业大学生命科学学院教授牛庆丰为论文第一作者，许雅萍和黄焕博士为论文共同第一作者。南方科技大学郎曌博教授和朱健康院士为共同通讯作者。该项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省高校知名专家项目和深圳科技创新局的支持。

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422798122

                                                                                                                                                                                    通讯员：金玲

                                                                                                                                                                                       主图：丘妍

                                                                                                                                                                                    编辑：曾昱雯