小麦(triticum aestivum l.）是我国重要的粮食作物之一。在农业生产中，土壤氮含量是制约作物生产的关键因素，农作物的收获与氮肥的充分利用密切相关。 然而，过量施用氮会导致严重的环境问题。 因此，提高小麦氮素利用效率，实现绿色增产是现代农业发展的迫切需要。 根系形态对小麦氮素吸收效率有较大影响，但对低氮环境下小麦根系可塑性发育的调控机制，尤其是表观遗传修饰介导的转录调控机制仍缺乏研究。 近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军研究小组和合作者在nature communications发表了一篇题为epigenetic modifications regulate cultivar-specific root development and metabolic adaptation to nitrogen **ailability in wheat揭示了不同小麦品种低氮适应性的明显调控机制。 
本研究以低氮（LN）下不同生长条件的小麦品种Kenong 9204（KN9204）和Jing 411（J411）为研究对象，分别在常氮（NN）和LN条件下绘制了这两个品种3个组织（根、旗叶和种子）的多重组蛋白修饰图谱。 结果表明，KN9204与J411之间远端H3K27AC调控区表现出明显的品种特异性，且形态相关性状数量性状位点（QTL）显著富集，远端H3K27AC调控区可能参与根系形态相关基因的调控，导致品种间基因表达差异。 在LN环境下，KN9204和J411根系的H3K27AC和H3K27Me3呈现出不同的趋势。 两个品种间氮代谢的差异与氮代谢相关基因的差异表达有关，后者受KN9204和J411不同染色质修饰状态的影响大于DNA序列变异的影响。 此外，LN下KN9204特异性H3K27AC的上调促进了根系的大形态变化。 J411中H3K27AC特异性上调和H3K27Me3特异性下调促进了高亲和力硝酸转运蛋白（NRT2）基因的高表达。 转录因子ERF9和BPC1在LN下表现出不同的诱导程度，分别与H3K27Me3甲基转移酶PRC2相互作用，参与H3K27Me3的动态变化。 用脱乙酰酶抑制剂TSA处理并敲除H3K27Me3甲基转移酶组分Taswn，可以改变小麦在低氮环境下的适应策略，即促进根系发育或大大上调NRT2家族基因的表达水平。 结果表明，环境营养状态调控作物生长发育的表观遗传修饰为后续高效氮素利用小麦新品种的培育提供了遗传编辑位点。
表观遗传学调控不同小麦品种低氮适应的作用方式。
毕业于肖军课题组，获博士学位张昊该文第一作者，河北师范大学博士生金志远， 鲁东大学崔发中国科学院遗传与发育研究所研究员、研究员赵龙博士，张静博士和博士候选人张晓宇陈金超， 中国科学院遗传与发育研究所农业资源研究中心李妍妍博士也参与了这项研究。 肖军河北师范大学研究员李俊明中国科学院遗传与发育研究所研究员凌洪清研究者是共同通讯作者。 中国科学院遗传与发育研究所高彩霞研究员傅向东研究员童一平中国科学院遗传与发展研究所农业资源研究中心研究员王磊南京农业大学研究员张文丽教授们参与了该项目的指导和帮助。 该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学和中国科学院战略性试点项目的支持。
**链接：