钱伟强及何航实验室共同揭示热胁迫对拟南芥三维基因组的影响及与转座子激活的相关性

热胁迫是植物面临的一种常见的环境胁迫，热胁迫导致的植物转座子的激活对于植物适应环境具有重要的意义。目前，对于热胁迫导致植物转座子激活的机制研究得尚不清楚。近期钱伟强及何航实验室通过高分辨率Hi-C技术检测了热胁迫条件下拟南芥三维基因组的变化，发现热胁迫能够从不同层次结构上导致拟南芥3D基因组的重构，且与热胁迫引起的转座子激活有密切的相关性。

以往的研究发现热胁迫并不改变拟南芥中转座子的DNA甲基化和组蛋白甲基化，因此热胁迫引起的拟南芥异染色质转座子的激活不依赖于已知的转座子沉默机制。钱伟强及何航实验室发现，热胁迫能够导致拟南芥3D基因组的重排。具体表现为近着丝粒和远端染色体臂之间，以及沿着染色体的邻近基因组片段之间相互作用的增强；和近着丝粒内部、染色体臂内部和染色体之间相互作用的减弱。其中，植物独有的染色质结构KEE之间形成的相互作用（KNOT）的减弱尤为明显。高分辨率Hi-C数据分析发现，热胁迫能够导致激活的转座子上下游侧翼区相互作用的减弱。该研究发现，热胁迫导致的转座子激活与这些相互作用的减弱有高度相关性。

综上，这项研究发现了热胁迫导致的拟南芥三维基因组重构与异染色质转座子激活之间的相关性，并对拟南芥三维基因组结构进行了更细致的分析（图1）。

图1 热激能够从不同层次结构上导致拟南芥3D基因组的重构

这项题为“Heat stress-induced transposon activation correlates with 3D chromatin organization rearrangement in Arabidopsis”的研究成果于2020年4月20日在线发表于《自然•通讯》(Nature Communications，https://www.nature.com/articles/s41467-020-15809-5)。北京大学生命科学学院的钱伟强研究员以及何航副研究员为本文的共同通讯作者。北京大学前沿交叉学科研究院在读博士生孙林华、北京大学生命科学学院已毕业博士景誉庆、北京大学生命科学学院在读博士生刘心宇以及北京大学生命科学学院已出站博士后李琦为文章的共同第一作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究员和河南农业大学王道文教授也参与了该研究。该研究得到了科技部国家重点研发计划（2018YFE0204700 and 2016YFA0500800）、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室以及北大-清华生命科学联合中心的资助。