植物如何激活干旱胁迫响应基因

译：Yue Rui, TPC Assistant Features Editor

Li et al.在The Plant Cell在线发表了题为The AREB1 Transcription Factor Influences Histone Acetylation to Regulate Drought Responses and Tolerance in Populus trichocarpa的研究论文，报道了一个在干旱胁迫下调控基因表达的复合体。

背景：植物通过激活特异的干旱胁迫响应基因从而产生干旱胁迫的耐受性。很多干旱胁迫响应基因都被表观修饰标记，比如H3K9ac（一种特定的组蛋白乙酰化标记）。激活干旱胁迫响应基因需要两个关键步骤：一是H3K9ac标记的增多，二是转录因子结合并激活干旱胁迫响应基因。脱落酸响应元件结合蛋白（ABA-Responsive Element Binding Proteins, AREBs）是一类能够激活干旱胁迫响应基因的转录因子，而H3K9ac标记则可以通过组蛋白乙酰基转移酶（Histone AcetylTransferase, HAT）参与的催化作用而增多。但我们并不知道这二者之间如何协调从而激活基因的表达。

科学问题：我们想要知道H3K9ac 修饰如何与AREB激活干旱胁迫响应基因相关联。我们还想更具体地知道哪一体系催化H3K9ac标记的增多，以及这一体系如何通过AREB转录因子激活干旱胁迫响应基因。

研究结果：我们在毛果杨（Populus trichocarpa）中找到了三个干旱胁迫响应基因（PtrNAC006, PtrNAC007, and PtrNAC120），它们在干旱条件下H3K9ac标记增多，其序列能够被AREB转录因子结合。我们进一步找到了一个转录因子，PtrAREB1，它能够结合上述三个PtrNAC基因。我们发现当结合PtrNAC基因时，PtrAREB1招募含有GCN5（一个组蛋白乙酰基转移酶）的蛋白二聚体，ADA2b-GCN5，从而形成蛋白三聚体，PtrAREB1-ADA2b-GCN5。该蛋白三聚体结合PtrNAC基因时增加其H3K9ac修饰水平和表达水平。过表达这些PtrNAC基因会使毛果杨具有很强的干旱耐受性。因此，我们发现了一个H3K9ac标记的催化体系，并阐明了这一体系如何被AREB转录因子招募，从而激活基因表达并使毛果杨耐受干旱胁迫。

展望：这一研究揭示了H3K9ac和AREB转录因子如何相互协调调控毛果杨干旱耐受性。了解这一调控体系如何与其他调控体系相互作用将会对林木遗传育种具有重要意义，我们希望最大限度地提高林木的优良性状用以支持生态系统的可持续发展。

论文链接：

https://doi.org/10.1105/tpc.18.00437

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