近日，中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队系统解析了组蛋白修饰标记H3K4me3调控棉花纤维伸长的分子网络，鉴定出连接表观遗传修饰与纤维伸长的关键转录因子GhMYBL，揭示了组蛋白修饰与转录因子协同调控棉纤维细胞伸长的分子机制，为棉花纤维品质的遗传改良提供了新思路。相关研究成果以“Mapping the epigenetic regulatory network of cotton single-cell fiber elongation mediated by H3K4me3”为题发表在国际植物科学期刊《新植物学家（New Phytologist）》（中科院1区Top期刊，IF=8.7）上。

棉花纤维由种子表皮细胞分化形成，是重要的天然纺织原料，也是研究植物单细胞伸长与细胞壁形成的理想材料。棉花纤维发育受多种植物激素和转录因子的共同调控，而组蛋白修饰等表观遗传机制在其中同样发挥重要作用。然而，表观遗传修饰如何调控棉花纤维单细胞伸长仍缺乏系统解析。

该研究以纤维明显缩短、其他组织形态正常的短纤维突变体为材料，系统解析了组蛋白修饰标记H3K4me3调控纤维伸长的分子网络。研究发现，短纤维突变体与野生型纤维的H3K4me3修饰水平及分布存在差异，相关基因主要参与细胞壁形成、激素信号、脂肪酸延伸和促分裂原活化蛋白激酶信号等过程，并且H3K4me3水平与基因表达总体呈正相关。在此基础上，该研究筛选出关键转录因子GhMYBL，发现该转录因子通过直接结合并抑制下游纤维伸长正调控基因的表达，进而负调控棉花纤维伸长。进一步蛋白互作实验发现bHLH转录因子GhHBI1可通过蛋白互作削弱GhMYBL对下游基因的转录抑制，从而促进纤维伸长。研究结果建立了“H3K4me3-GhMYBL-靶基因”调控纤维伸长的分子网络，揭示了GhMYBL受表观遗传与蛋白互作双重调控的机制，拓展了对棉花纤维发育表观遗传机制的认识，为解析植物单细胞伸长的多层级调控提供了新的研究框架。

该研究得到了国家自然科学基金、新疆维吾尔自治区自然科学基金、新疆维吾尔自治区重大科技专项与国家现代农业产业技术体系专项等项目支持。中棉所博士研究生于孟丽、助理研究员刘乐和博士后郭豫灵为论文共同第一作者，杨作仁研究员和范李强副研究员为共同通讯作者，李付广研究员对该工作进行了指导。

原文链接：http://doi.org/10.1111/nph.71612

GhMYBL调节纤维伸长的模型