近日，園藝學(xué)院設(shè)施園藝團(tuán)隊(duì)在國(guó)際植物學(xué)權(quán)威期刊Plant Physiology在線(xiàn)發(fā)表研究題為 “CsROS1b regulates autophagy through inducing hypomethylation ofCsATG6 to enhance salt tolerance in cucumber”的研究論文。該研究系統(tǒng)揭示了DNA去甲基化酶CsROS1b通過(guò)調(diào)控自噬相關(guān)基因CsATG6的甲基化狀態(tài)促進(jìn)自噬形成、增強(qiáng)黃瓜（Cucumis sativusL.）耐鹽性的分子機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)，耐鹽品種‘長(zhǎng)春密刺’在鹽脅迫下能維持較高的自噬活性，減少泛素化蛋白聚集，而鹽敏感品種‘津春4號(hào)’則表現(xiàn)出自噬活性下降和蛋白聚集加重。全基因組甲基化測(cè)序結(jié)果顯示，鹽脅迫誘導(dǎo)自噬核心基因CsATG6編碼區(qū)發(fā)生CG位點(diǎn)去甲基化，與其轉(zhuǎn)錄上調(diào)及自噬增強(qiáng)密切相關(guān)。使用DNA甲基化抑制劑5-氮胞苷（5-Aza）進(jìn)一步驗(yàn)證了CsATG6去甲基化可顯著提升自噬水平和耐鹽性。功能驗(yàn)證表明，沉默CsATG6顯著降低自噬活性和耐鹽性，而過(guò)表達(dá)則相反。值得注意的是，在csatg6突變植株中，5-Aza誘導(dǎo)的自噬增強(qiáng)和耐鹽性提升效應(yīng)明顯減弱，表明CsATG6是甲基化調(diào)控自噬介導(dǎo)耐鹽性的關(guān)鍵下游靶點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)DNA去甲基化酶CsROS1b可直接結(jié)合CsATG6的差異甲基化區(qū)（DMR），促進(jìn)其去甲基化與表達(dá)上調(diào)。敲低CsROS1b削弱了鹽脅迫誘導(dǎo)的CsATG6去甲基化與自噬形成，而CsROS1b過(guò)表達(dá)植株表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的自噬體積累與耐鹽性。

該研究揭示了CsROS1b–CsATG6調(diào)控模塊在鹽脅迫下通過(guò)DNA去甲基化激活自噬、降解泛素化蛋白質(zhì)聚集體、提高黃瓜耐鹽性的分子機(jī)制，構(gòu)建了“DNA去甲基化–自噬–耐鹽性”的表觀(guān)遺傳調(diào)控新模型，為利用表觀(guān)遺傳修飾改良作物耐鹽性提供了理論依據(jù)和潛在靶點(diǎn)。

黃瓜去甲基轉(zhuǎn)移酶CsROS1b誘導(dǎo)CsATG6去甲基化調(diào)控自噬增強(qiáng)黃瓜耐鹽性模式圖

園藝學(xué)院博士生陳廣玲為該論文第一作者，孫錦教授和王玉副教授為該論文通訊作者，博士生陳欣陽(yáng)、碩士生何晶晶、碩士生許娜、張可博士參與了該項(xiàng)研究。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金及國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf579