晚霜冻是葡萄生产中普遍存在的气象灾害，危害叶片、花穗及嫩梢，导致减产甚至绝产，给葡萄生产带来巨大损失。研究葡萄对低温胁迫的响应，将为防冻措施的制定提供理论依据。组蛋白H3第27位的赖氨酸三甲基化（H3K27me3）修饰是常见的染色质修饰方式，在植物生长发育及胁迫应答中发挥着重要作用。目前葡萄中H3K27me3的修饰模式及其对低温的应答还不清楚。
中国科学院武汉植物园联合中国科学院植物研究所、湖北省农科院、武汉市农科院多位科研人员，选取常温（26℃）和低温（4℃）处理2 h和24 h的山葡萄（Vitis amurensis）叶片开展了ChIP-seq实验，研究了全基因组水平H3K27me3的修饰模式、低温下的变化以及对基因表达的影响。结果表明，约60%的H3K27me3修饰峰的长度区间为100～500 bp，均匀分布于基因区和基因间区；共在8368个基因区间内发现了H3K27me3修饰，占整个基因组注释基因总数的26.3%；低温处理早期（2 h）山葡萄叶片中H3K27me3水平变化较大，增强的修饰峰有2793个，减弱的有305个，分别对应2066和266个基因；低温处理24 h后绝大多数（97.3%）变化的修饰峰恢复到处理前水平；H3K27me3发生变化的基因涉及分解代谢、细胞成分组织、表观遗传和DNA代谢等生物学过程，而H3K27me3修饰峰减弱的基因涉及胁迫应答、脂质代谢与次生代谢产物合成等；基因表达与H3K27me3修饰水平关联分析证实了在基因组水平上，H3K27me3修饰对基因的表达起抑制作用，其中启动子、外显子或编码区下游区域的抑制作用明显；但低温下H3K27me3修饰变化的基因的表达并不完全受到此修饰的影响。
这些结果揭示了山葡萄中H3K27me3修饰在整个基因组层面的分布情况，解析了低温下H3K27me3的变化及其对基因表达的影响，为探索山葡萄低温应答过程提供了线索。研究成果3月8日在线发表于Horticultural Plant Journal。武汉植物园已毕业博士朱振飞为该论文第一作者，武汉植物园王青锋研究员和辛海平研究员为通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
图：山葡萄中H3K27me3均匀分布于基因区与基因间区，低温下H3K27me3先变化后回复到处理前水平，H3K27me3在基因组水平上抑制基因的表达
