2025年7月7日，西北农林科技大学徐记迪副教授、管清美教授和塔里木大学王江波副教授团队合作在Plant Biotechnology Journal上发表了题为‘An integrative multi-omics analysis of histone modifications and DNA methylation reveals the epigenomic landscape in apple under drought stress’的文章，通过对苹果进行多组学整合分析（转录组、WGBS、ChIP-Seq），系统揭示了干旱胁迫下苹果的表观遗传景观。

研究摘要

表观遗传在苹果发育及干旱响应中发挥作用

     表观遗传调控在植物发育和胁迫响应过程中发挥着关键作用。尽管先前的研究发现表观遗传修饰参与了苹果对干旱的响应，但仍需要对苹果响应干旱的表观基因组进行全面分析。为了表征苹果响应干旱的表观基因组特征，研究人员在干旱处理后0、3、6和9天对湖北海棠（Malus hupehensis）进行了转录组、全基因组亚硫酸氢盐测序和6种组蛋白修饰（H3ac、H3K9ac、H3K14ac、H3K4me3、H3K27me3和H3K36me3）的ChIP-Seq分析。在干旱处理后6天，差异表达基因的变化最为显著。然而，在干旱处理后仅3天，基因区域附近的DNA甲基化水平最高。在干旱处理下，6种组蛋白修饰的全局富集度略有下降。上调的干旱响应基因中，变化倍数较高的与H3K27me3的低调节相关，而变化倍数较低的上调基因与H3K4me3的高调节相关。许多干旱响应基因，如MYB88、NCED3和JAZ1，受到表观遗传修饰的调控。研究人员验证了两个受多种表观遗传修饰调控的候选干旱响应基因的功能，即MdABI5（受H3K14ac和H3K27me3调控）和MdOCP3（受H3K9ac和H3K36me3调控）在干旱响应中的作用。转基因苹果在干旱下的表型表明，MdABI5和MdOCP3在苹果中正向调控干旱耐受性。本研究结果为表观遗传修饰的分子机制研究提供了新的见解，并对提高苹果的抗旱性具有重要意义。

研究背景

苹果响应干旱潜在表观遗传调控机制未知

      全球变暖导致气候不稳定和极端天气事件频发，使得干旱地区持续扩张，面积已超全球干旱土地的38%，干旱成为农作物减产的重要非生物胁迫因素。植物在干旱胁迫下，会通过生理特征和分子机制变化来响应，其分子机制的研究日益深入，尤其是表观遗传调控（如DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA）在干旱响应中作用显著。苹果作为高经济价值作物，受干旱胁迫时生长发育受阻，果实品质和产量降低，研究其抗旱分子机制是改良基础。表观遗传学是基因表达变化的调控机制，不依赖DNA序列变化，主要通过DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA和染色质重塑实现。DNA甲基化作为基因组的第五种碱基，常导致基因沉默，维持基因组稳定性，且参与植物干旱响应，如干旱处理后杨树基因区域及重复序列附近甲基化水平增加，草莓中DNA甲基化影响干旱胁迫下活性氧相关基因表达，苹果耐旱和不耐旱品种单碱基甲基化组分析揭示基因组动态DNA甲基化变化，且基因和转座元件甲基化水平变化与干旱相关，如MdRFNR1-1启动子上MITE插入的甲基化通过招募复合体激活表达，正向调控苹果抗旱性，表明基因或TEs上DNA甲基化修饰可调节表达参与干旱响应。

     除了DNA甲基化外，组蛋白修饰是组蛋白的一种共价翻译后修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化等。多项研究表明，各种组蛋白修饰参与了植物对干旱的响应。例如，研究表明，在干旱期间H3K9ac水平增加，而在重新补水后迅速下降。相比之下，组蛋白H3K4me3在干旱期间逐渐减少，即使在重新补水后仍保持低水平。这表明H3K4me3是干旱胁迫的表观遗传标记。除了单独作用外，组蛋白修饰之间还存在相互作用。许多基因在响应干旱时会显著改变组蛋白标记。H3K4me3和H3K27me3标记在功能上是独立的分子开关，且在响应干旱胁迫的基因上并非互斥。拟南芥中干旱响应基因RD29A、RD29B、RD20和RAP2.4上游的H3K4me3和H3K9ac丰度与它们在干旱胁迫期间的激活相关。众所周知，组蛋白修饰过程由组蛋白修饰催化酶控制，这些酶被称为“组蛋白修饰酶”。通常，组蛋白修饰酶通过诱导干旱响应基因的组蛋白修饰变化参与干旱响应过程。拟南芥组蛋白甲基转移酶ATX1可以结合到干旱响应基因NCED3、RD29A、COR15A和ADH1上，并增强H3K4me3水平的富集，从而在干旱条件下激活这些基因。最近的一项研究发现，苹果组蛋白去乙酰化酶MdHDA6可以在干旱响应基因（包括ABI5、YUC6、RD29A、DREB2A等）上促进组蛋白去乙酰化，抑制其表达，从而负向调控苹果的抗旱性。这些结果表明，由各种组蛋白修饰酶控制的组蛋白修饰可以影响参与干旱响应的干旱相关基因的表达。

     植物激素脱落酸（ABA）作为干旱响应的核心激素之一，在调节气孔关闭、平衡生长和胁迫耐受性等过程中发挥着重要作用。ABA不敏感5（ABI5）是一种基础亮氨酸拉链（bZIP）转录因子，据报道参与植物发育和非生物胁迫响应。ABI5已被报道可以提高植物的水分利用效率（WUE），并正向调控植物的抗旱性。MdABI5被转录因子MdTCP46抑制，以调控苹果的抗旱性，并通过与MdHDA6相互作用，调控干旱响应基因上游的组蛋白乙酰化修饰。过氧化氢酶3过表达因子（OCP3）是一种同源结构域（HD）转录因子，据报道参与拟南芥的胁迫响应。在拟南芥中，ocp3突变体通过ABA和JA增强了植物的抗性。ocp3突变体通过ABA信号通路促进气孔关闭，表现出更强的抗旱性。然而，目前还没有关于组蛋白修饰调控MdABI5和MdOCP3的研究。

      表观遗传变异在作物改良中的潜在应用已逐渐受到关注并被重视。利用表观遗传变异进行苹果抗旱改良的第一步是揭示参与干旱响应的表观遗传调控机制。在之前的研究中，研究人员揭示了苹果在干旱处理过程中DNA甲基化的变化，但苹果在响应干旱时各种表观遗传修饰的动态变化仍然未知。本研究应用了全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）、染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）和单链特异性RNA测序（ssRNA-seq），以研究湖北海棠（Malus hupehensis）幼苗在不同干旱处理时期DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA的参与情况。研究人员首先分析了干旱处理过程中DNA甲基化、组蛋白修饰和基因表达的全局变化，然后研究了干旱响应基因上的表观遗传变异。此外，还探索了干旱响应过程中不同表观遗传修饰之间的相关性。本研究结果揭示了苹果响应干旱的潜在表观遗传调控机制，为苹果抗旱改良提供了基础。

方案设计

本研究思维导图


研究结果
苹果不同干旱处理下基因表达动态变化

     为了揭示干旱胁迫下苹果表观遗传修饰变化的贡献，3个月大的湖北海棠(Malus hupehensis)幼苗进行了干旱处理实验。在干旱处理后0天（A0d）、3天（A3d）、6天（A6d）和9天（A9d），对湖北海棠进行WGBS、六种组蛋白修饰（H3ac、H3K9ac、H3K14ac、H3K4me3、H3K27me3和H3K36me3）的ChIP-Seq、ssRNA-Seq和RNA-Seq分析（图1a）。转录组分析显示，在A3d与对照组A0d（A3d vs. A0d）相比，有3041个差异表达基因（DEGs），表明一些基因在干旱处理的早期阶段对干旱胁迫做出了响应。在A6d（A6d vs. A0d）和A9d（A9d vs. A0d）分别鉴定出3818个和3816个DEGs（图1b）。此外，在早期干旱响应（A0d–A6d）中，下调基因的数量高于上调基因的数量，而在A9d的响应中，上调基因和下调基因的数量相似（图1b）。

   为了探索苹果在不同干旱处理时期基因表达水平的变化，研究人员根据基因对干旱的响应趋势对所有DEGs进行了聚类分析。聚类结果显示，56.5%的基因被上调。与A6d相比，大多数基因在A9d中的表达被下调（图1c）。为了鉴定在干旱响应中发挥关键作用的基因，研究人员对所有在干旱处理中表现出一致响应的DEGs进行了重叠分析。共鉴定出69个在干旱处理期间持续差异表达的基因，其中4个基因（TIFY10A-like、XTH33、RPM1-like和PK1）的表达持续上调或下调（图1d）。这4个基因已被报道可能参与干旱响应。

    具有不同干旱响应趋势的基因在干旱期间可能具有不同的功能；因此，研究人员将具有不同趋势的基因分为五组，并进行了功能富集分析。每个组在与水分剥夺相关的途径中均显著富集，但水分剥夺途径在第3组中富集最为显著（图1e）。聚类结果显示，大多数基因的表达水平在A6d时达到峰值，并且这些基因与缺水等途径密切相关。这可能表明A6d是苹果干旱反应的关键阶段。

苹果响应干旱胁迫的DNA甲基化景观

    前期研究表明DNA甲基化在植物干旱响应中发挥重要作用。为了研究干旱条件下苹果DNA甲基化的整体变化，研究人员揭示干旱响应下苹果的DNA甲基化变化（图2）。

    一般来说，与对照 (A0d) 相比，在干旱处理的所有三个阶段 (A3d、A6d 和 A9d) 中，mCG、mCHG 和 mCHH 的整体 DNA 甲基化水平均显着增加（图2a）。在全基因组范围内，干旱3天后，基因区域附近的DNA甲基化水平增加；随后在干旱6天时减少，然后在干旱9天后略有增加（图 2a）。 DNA甲基化水平在干旱处理初期发生了显著变化（图2a），这表明DNA甲基化在苹果干旱响应的早期阶段发挥着关键作用。不同甲基化区域 (DMR) 的数量在A3d时发生巨大变化，然后在A6d和A9d时逐渐减少，表明干旱胁迫期间DNA甲基化的影响下降（图2b）。在基因区域附近，DNA甲基化通常通过影响启动子区域的DNA甲基化水平来影响基因的表达。转录组数据分析表明，DMR和DEG在A3d与A0d、A6d与A0d以及A9d与A3d比较组中显示出相反的变化模式，这与启动子区域DNA甲基化的抑制作用一致（图2b）。

    研究人员还分析了干旱胁迫下全基因组的DNA甲基化分布。 mCpG和 mCHG在基因组水平上的DMR分布没有显著变化。然而，与A3d对照组相比，A6d基因2kb上游区域内的mCHH有所增加（图3c）。根据DMR相关基因富集分析和DNA甲基化水平变化（图2a）的结果，mCHH似乎在干旱胁迫反应中发挥作用。mCHH的建立主要通过RNA指导的DNA甲基化 (RdDM) 实现，并且与24-ntsiRNA 高度相关。为了研究 mCHH 的增加是否是由RdDM 途径的过度调节引起的，研究人员表征了24-nt sRNA富集的变化。除了基因组水平的少数区域外，没有观察到基因区域附近的24-nt sRNA 发生显着变化（图2d）。

    已知DNA甲基化由一系列DNA甲基转移酶/去甲基化酶控制。为了进一步探讨干旱引起的DNA甲基化变化的原因，研究人员研究了DNA甲基化途径中涉及的基因表达变化，包括VIM1、MET1-like、与CpG甲基化相关的NRPB1、与RNA聚合酶相关的RDM1、与维持对称甲基化相关的DDM1、与RdDM途径相关的DCL3以及与DNA去甲基化相关的ROS1-like、DME和IDM1酶。在不同的干旱处理下，这些基因各自仅能部分导致DNA甲基化水平的变化（图2a，e）。A0d至A3d DNA甲基化水平的增加可能与参与维持甲基化和RNA聚合酶的基因表达增加有关，而A3d至A6d基因表达的减少可能部分受到DME1-like等DNA去甲基化酶的影响，DME1-like在干旱过程中控制DNA甲基化的变化。A6d至A9d的DNA甲基化水平变化可能与DDM1和DNA去甲基化酶有关（图2）。

组蛋白修饰在干旱响应中的特征与功能

   为了进一步揭示各种组蛋白修饰在苹果干旱反应中的调节作用，研究人员在干旱处理0、3、6和9天后对六种组蛋白修饰（包括H3ac、H3K9ac、H3K14ac、H3K4me3、H3K27me3和H3K36me3）进行了ChIP-Seq。所有六种类型的组蛋白修饰在TSS后在基因区域附近的2kb区域中最高。与 A0d和A3d相比，A6d中的H3K4me3、H3K9ac 和 H3K14ac等修饰略低（图3a）。这些组蛋白修饰主要分布在基因区和启动子区，与其分布特征一致。

    研究人员确定了与组蛋白修饰变化相关的DEGs，以探索组蛋白修饰在干旱响应中的潜在作用。参与干旱响应过程的DEGs包含组蛋白乙酰化/去乙酰化和甲基化/去甲基化修饰。热图显示，大多数与组蛋白相关的基因在A6d中的表达水平更高（图3b）。这表明A6d中组蛋白修饰的轻微减少可能受到多种因素的影响。接下来，研究人员确定了与差异组蛋白修饰区域（DHMRs）相关的DEGs。显示重叠的2493个基因可能在干旱处理下受到五种组蛋白修饰的共同调控，每种组蛋白修饰占比为12.6%–57.7%。由单一组蛋白修饰独立调控的基因最大比例为24.6%（H3K27me3），这可能表明激活标记（H3K9ac、H3K14ac、H3K4me3和H3K36me3）之间的相关性可能比抑制标记H3K27me3更强（图3c）。研究人员对2493个基因进行了GO富集分析，这些基因与水分剥夺、激素响应、蛋白质磷酸化、泛素化和代谢相关（图3d）。在2493个基因中，只有28.8%是DEGs。即使在去除DEGs之后，剩余基因在缺水胁迫方面仍然显著富集。结果表明，组蛋白修饰调控可能不仅通过改变转录本丰度，还通过干旱响应中的其他机制来响应干旱。

组蛋白修饰与DNA甲基化对基因表达的协同调控

    为了探讨干旱处理下 DNA 甲基化与组蛋白修饰之间的相关性，我们分析了干旱处理后不同表观遗传修饰的比例。对不同表观遗传修饰特征（DMR或DHMR）与DEGs结合的分析表明，36.6%的DEGs受到DNA甲基化和六种组蛋白修饰的调节，其中17.1%和19.5%的DEGs在A3d与A0d中分别上调和下调。

    在干旱胁迫下，A6d与A0d中受组蛋白修饰调控的DEG比例最高（40.9%），且二者存在显著的表观遗传调控因子差异，其中39.1%的基因受DNA甲基化调节，40.9%受组蛋白修饰调节。A6d是干旱响应转录层面的关键阶段，研究人员重点比较了干旱处理下A6d与A0d。翻转图显示，H3K4me3调控的基因数量高于其他表观遗传标记（图4a）。参与干旱响应的DEG中，29.9%受单一表观遗传标记调控，9.2%受两个标记调控，不到2%受多种修饰调控，约2.5%受激活和抑制标记共同调节。DNA甲基化和组蛋白修饰调控的基因中，H3K4me3和mCHG更易共同调控基因。六个组蛋白修饰调节的基因中，激活组蛋白修饰（如H3K4me3、H3K9ac）更可能共同调节基因，而激活和抑制组蛋白修饰（如H3K27me3、H3K4me3、H3K9ac）的共同调节较少见（图4a）。

   为了探索不同组蛋白修饰与DNA甲基化之间的关联，研究人员对不同组蛋白修饰和DNA甲基化水平不同的组别进行了功能分析。研究人员的表观遗传修饰数据只能解释DEGs变化的40.9%，但其余DEGs也显著富集在与干旱相关的各种通路中（图4b）。受H3K4me3调控的DEGs显著富集在茉莉酸和蛋白质修饰通路中，例如MYB88（调控细胞壁和水力传导），以及JAZ1（通过茉莉酸和ABA通路参与干旱响应）。受H3K9ac调控的DEGs在响应茉莉酸、ABA、乙烯和水分胁迫方面发挥重要作用，例如DREB1C和MYC2（据报道参与耐旱性）。H3K27me3只调控少量DEGs，但其显著富集在响应ABA和次级代谢过程，这表明H3K27me3在干旱响应过程中发挥重要作用（图4b）。许多干旱响应基因受到表观遗传修饰的调控，这表明表观遗传修饰在干旱响应中发挥重要作用。   

组蛋白修饰调节的MdABI5正向调节苹果的耐旱性

先前的研究表明，ABI5通过靶向PYL来调节ABA响应途径，在植物耐旱性中发挥重要作用。然而，MdABI5在抗旱中的作用以及MdABI5的表观遗传调控机制尚未被研究。 MdABI5 在干旱胁迫后受到正向调节（图5a），这与上游H3K14ac富集水平的增加和H3K27me3的减少有关（图5b）。为了进一步验证ChIP-Seq结果，研究人员对ABI5上游的组蛋白修饰进行了ChIP-qPCR 验证。结果与ChIP-Seq 数据一致（图5c）。研究人员在苹果中生成了MdABI5过表达（MdABI5-OE）转基因品系（图5d），并对转基因品系和GL-3（野生型）进行干旱处理，以观察干旱胁迫期间整个植株中MdABI5的功能。MdABI5-OE品系的MdABI5表达水平比野生型植物(GL-3)高35至50倍(图5e)。在短期干旱处理下，表型结果表明，与野生型植物相比，MdABI5-OE品系表现出更耐旱的表型（图5f）。

     经过7天的复水处理后，MdABI5-OE株系的存活率显著高于野生型植物（图5g）。干旱胁迫后，MdABI5-OE植物的离子渗漏显著低于野生型植物（图5h），这表明MdABI5-OE植物的细胞膜受损程度低于野生型植物。干旱胁迫后的相对叶水含量（RWC）显著高于野生型植物，而在正常条件下则没有差异（图5i）。对离体叶片失水的分析表明，MdABI5-OE的失水速率低于野生型植物，表明MdABI5-OE叶片失水更慢（图5j）。与野生型植物相比，MdABI5-OE株系在干旱胁迫下具有更高的净光合速率（图5k）、更高的过氧化氢酶（CAT）活性（图5l），以及更低的过氧化氢（H₂O₂）积累（图5m），这表明与野生型植物相比，MdABI5-OE株系受干旱胁迫的影响较小。这些结果表明，MdABI5的上调表达降低了叶片的水分损失，并减轻了与野生型植物相比的干旱处理损伤。

    为了全面阐明MdABI5在干旱处理下的功能，研究人员构建了MdABI5 RNA干扰（MdABI5-RNAi）转基因株系（图6a、b），并分析了MdABI5-RNAi转基因株系的表型。与MdABI5过表达（MdABI5-OE）转基因株系相比，MdABI5-RNAi植物对干旱处理更为敏感（图6c）。在干旱处理下，MdABI5-RNAi株系的存活率更低（图6d），与野生型植物相比，离子渗漏更高（图6e）。对离体叶片的叶相对含水量和叶片脱水分析表明，MdABI5-RNAi株系的叶相对含水量更低（图6f），与野生型植物相比，叶片脱水速率更高（图6g）。对离体叶片的分析还显示，与野生型植物相比，MdABI5-RNAi叶片的蒸腾作用更强。在干旱条件下，与野生型植物相比，MdABI5-RNAi株系的光合速率更低（图6h）、过氧化氢酶（CAT）含量更高（图6i），并且过氧化氢（H₂O₂）水平更高（图6j），这表明与野生型植物相比，MdABI5-RNAi株系受干旱胁迫的影响更大。根据对MdABI5-OE和MdABI5-RNAi的实验结果，研究人员提出MdABI5在增强苹果耐旱性方面发挥着积极作用。

组蛋白修饰调节的 MdOCP3 正向调节苹果的耐旱性

    本研究ATAC-Seq结果显示，MdOCP3启动子的染色质可及性显著降低，且MdOCP3表达量显著下调。拟南芥中的研究表明，ocp3突变通过ABA依赖途径正向调控干旱应答。然而，关于MdOCP3在苹果干旱胁迫中的作用尚未有研究报道。与拟南芥类似，干旱胁迫会降低MdOCP3的表达量，且其表达随着干旱程度加剧而逐步下降（图7a）。在MdOCP3上游区域，研究人员观察到H3K9ac和H3K36me3修饰富集程度降低，表明MdOCP3的下调可能源于H3K9ac和H3K36me3的调控（图7b）。与ChIP-Seq结果一致，ChIP-qPCR验证了OCP3上游组蛋白修饰的变化（图7c）。    为探究MdOCP3在苹果抗旱中的作用，研究人员首先构建了两个MdOCP3过表达（MdOCP3-OE）转基因苹果株系（图7d）。转基因植株中MdOCP3表达量较野生型（GL-3）提高40-50倍（图7e）。在短期干旱胁迫下，MdOCP3-OE株系比野生型表现出更强耐旱性，该结果与拟南芥中的研究相反（图7f）。复水7天后MdOCP3-OE株系的高存活率表明其干旱胁迫耐受性增强（图7g）。干旱胁迫后的离子渗漏率和相对叶片含水量数据显示，MdOCP3-OE株系较野生型具有更低的离子渗漏率（图7h）和更高的相对含水量（图7i），说明MdOCP3-OE株系受干旱影响更小。离体叶片失水分析也证实，MdOCP3-OE叶片失水速率低于野生型（图7j）。    对苹果植株内部环境的进一步研究表明，干旱胁迫后MdOCP3-OE株系具有更高的净光合速率（图7k），以及增强的过氧化氢酶（图7l）和过氧化物酶活性（图7m）。这些指标表明，与野生型相比，MdOCP3-OE株系具有更好的耐旱性且受干旱影响更小。丙二醛（MDA）含量测定（图7n）和二氨基联苯胺(DAB)染色结果（图7o）显示，干旱处理诱导的细胞膜损伤和过氧化氢积累在MdOCP3-OE植株中显著减轻。这些结果综合表明，基于较低的失水速率和干旱条件下内部环境的稳定性，MdOCP3-OE植株具有强大的抗旱能力。   为了进一步证实干旱处理后MdOCP3的功能，研究人员构建了MdOCP3 RNA干扰（MdOCP3-RNAi）转基因苹果植株，并在干旱处理下进行了表型分析（图8a,b）。与MdOCP3-OE系相反，与野生型植物相比，MdOCP3-RNAi 系对干旱敏感（图8c）。MdOCP3-RNAi系的存活率较低（图8d），离子泄漏较高（图8e）。叶片相对含水量和脱离叶片的失水表明，MdOCP3-RNAi 品系具有较低的保水性（图8f），相应地，叶片失水率较快（图8g）。   在干旱胁迫下，MdOCP3-RNAi 植物的叶片光合速率显着低于野生型植物（图8h）。对苹果品系中与环境相关的酶和物质的检测表明，MdOCP3-RNAi品系具有较低的过氧化氢酶（CAT）（图8i）和过氧化物酶（POD）（图8j）活性以及较高的MDA含量（图8k）。二氨基联苯胺 (DAB) 染色（图 8l）显示，与野生型植物相比，干旱处理后 MdOCP3-RNAi 积累了更多的过氧化氢 (H₂O₂)。MdOCP3-OE研究表明 MdOCP3 正向调节苹果的耐旱性。

表观遗传修饰对干旱调控网络的影响

    对DEGs的研究表明，许多干旱响应基因富含不同的表观遗传修饰。然而，表观遗传修饰在干旱反应背后的调控网络中的作用需要进一步研究。为了阐明表观遗传修饰在苹果干旱响应途径中的调控作用，研究人员通过研究已知参与干旱响应网络的基因来注释表观遗传修饰的变化。 ABA 信号反应通路的成员受到不同表观遗传修饰的调节，包括编码 PYL、PP2C、SnRK 和 RAF 的关键基因（图 9a）。这些基因通过响应ABA和蛋白质磷酸化发挥重要作用，从而影响干旱相关转录因子的下游调节作用。这表明表观遗传修饰在 ABA 反应和信号转导中发挥着至关重要的作用。与钙离子途径和激酶级联相关的基因也受到表观遗传修饰的调节，包括 CIPK 和 CPK，它们在干旱信号转导和气孔关闭中发挥重要作用。此外，ABA依赖途径中的OST1、NCED3和WRKY53等基因（图9a、b）以及ABA非依赖途径中的MYB88和CBF等基因（图9c）也受到表观遗传修饰的调节。这些与干旱相关的转录因子还可以通过调控下游干旱响应基因来影响表型，从而进一步调控苹果的干旱响应。    研究人员还研究了受多种组蛋白修饰调控的基因，以揭示在干旱处理下复杂组蛋白调控基因的作用。在干旱响应过程中，参与干旱胁迫响应的基因，如bHLH14-like、MYC2-like、MYC3-like、DREB1D、HAT5、ERF113和ERF061，受到单一组蛋白修饰的影响。而WRKY11、DREB1A-like和DREB1B等基因则受到两种以上组蛋白修饰的调控。bHLH35-like、SCL14和YABBY2上游的DNA甲基化变化也会影响这些基因的表达（图10a）。    为了验证结果的可靠性，研究人员再次进行了干旱处理，并记录了土壤含水量的差异，例如干旱处理后的土壤含水量为60%（称为S60d）、S30d、S10d和S5d。转录因子、表观遗传因子和DNA甲基化因子的RT-qPCR结果与转录组结果一致。MYC3-like、HAT5和bHLH14-like可能受到H3K4me3和H3K27me3的影响，其表达在干旱处理后显著上调。MYC2-like、WRKY11B、DREB1A-like和DREB1B的表达可能被组蛋白修饰下调。表观遗传修饰因子AGO2、ATX2和ROS1-like也可能在响应干旱时调控特定基因组位点上表观遗传修饰的富集（图10b）。


研究总结

   本研究通过多组学（转录组、WGBS、ChIP-Seq）整合分析，系统揭示了苹果在干旱胁迫下表观遗传调控的动态变化和机制，发现DNA甲基化和组蛋白修饰在干旱早期和中期分别发挥重要作用，并鉴定出MdABI5和MdOCP3两个受组蛋白修饰调控的关键抗旱基因。这些发现为苹果抗旱育种提供了新的表观遗传靶点和理论依据。

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