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花青素是一种普遍存在于植物中的黄酮类化合物，具有较高的抗氧化能力，对植物的发育和防御等过程至关重要。在植物组织中，花青素的合成与积累受到一系列胞内和胞外刺激的调节。在过去的几十年中，对花青素的生物合成途径和调节机制的研究已经取得了重大进展，但是对该途径中的表观遗传调控仍然知之甚少，仍需进一步研究。
有研究表明，含有JmjC结构域的蛋白质作为组蛋白去甲基化酶（demethylase）在动植物的组蛋白修饰中起重要作用【1】。迄今已在拟南芥、水稻和大豆等作物中对JmjC基因家族进行了全基因组研究，但是对木本植物中JmjC基因家族的详细功能知之甚少。
近日，西南大学罗克明教授研究组在 Plant Journal 在线发表了一篇题为“Histone H3K9 demethylase JMJ25 epigenetically modulates anthocyanin biosynthesis in poplar” 的研究论文，揭示了杨树中花青素生物合成的表观遗传调控机制。
该研究首先从杨树中分离出 JMJ25 基因，发现 JMJ25 是杨树中保守的H3K9去甲基化酶，并且黑暗处理会显著诱导 JMJ25 的表达，表明 JMJ25 可能参与应激反应且在调节表观遗传过程中起重要作用。进一步研究发现，JMJ25 的过表达会负调控花青素生物合成途径中结构基因的表达，导致杨树叶片中花青素含量的降低。通过CRISPR/Cas9 定向敲除杨树JMJ25则导致花青素显著积累。这些结果证明，JMJ25 参与调节杨树中花色素苷的生物合成。
此外，该研究通过 ChIP-qPCR 测定发现，JMJ25 可直接与 MYB182 染色质结合，影响 MYB182 的DNA甲基化水平，并在 H3K9me2 处动态去甲基化。这表明 JMJ25 通过改变染色质的组蛋白和DNA的甲基化状态直接影响MYB182的表达，从而抑制花青素积累。
JMJ25 的过表达抑制了杨树叶片中花青素的积累
总之，该研究揭示了一种调节杨树花青素生物合成的表观遗传机制，即 JMJ25 直接结合 MYB182 基因座并使其染色质去甲基化，而 MYB182 的激活抑制了花青素生物合成途径中结构和调节基因的表达，从而减少了杨树中花青素的积累。
参考文献
【1】Chen X, Hu Y, Zhou DX. 2011. Epigenetic gene regulation by plant Jumonji group of histone demethylase. Biochim Biophys Acta 1809(8): 421-426.
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