华中农业大学研究团队解析甲基化修饰调控柑橘低温响应的分子机制

核心提示：近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室刘继红教授团队在New Phytologist杂志上发表研究论文，揭示了MET1介导CpG甲基化调控Tetraspanin8（TET8）表达介导柑橘抗寒的分子机制。……（世界食品网-www.shijieshipin.com）

　　近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室刘继红教授团队在New Phytologist杂志上发表题为“Methylome and transcriptome landscapes reveal Tetraspanin8 as a key player of cold tolerance in Citrus” 的研究论文，揭示了MET1介导CpG甲基化调控Tetraspanin8（TET8）表达介导柑橘抗寒的分子机制。
　　柑橘是全球重要的果树作物，在过去的几十年中常受到低温冻害影响而造成大量减产。宜昌橙（Citrus ichangenesis）是柑橘中重要的抗寒性野生种质资源，具有巨大的抗寒基因挖掘潜力。虽然DNA甲基化修饰被认为是调节植物胁迫适应的关键表观遗传机制，但在多年生木本植物中，尤其是在柑橘属中的耐寒性作用仍然知之甚少。

　　该团队通过对宜昌橙（柑橘抗寒资源）和柠檬（低温敏感类型）进行抗性鉴定，结合叶绿素荧光、电导率等多种生理数据明确了二者抗寒上的显著差异。在此基础上，通过转录组和DNA甲基化组联合分析，成功鉴定出在宜昌橙中显著上调表达并且甲基化水平更低的33个关键基因。在柠檬中这些基因均受到CpG甲基化修饰，说明CpG甲基化修饰在低温过程中具有关键作用。其中TET8不仅表现出显著的甲基化水平差异而且表达水平差异也非常巨大。

　　进一步利用基因沉默分别敲低宜昌橙和柠檬中TET8的表达，证明了TET8在抗寒中具有至关重要的功能。使用DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷处理柠檬，降低TET8的CpG甲基化水平同时提高TET8的表达，说明了CpG甲基化对TET8表达的抑制作用。此外，基因沉默MET1可以降低TET8上的CpG甲基化水平，显著提高TET8的表达水平，同时增强柠檬的抗寒能力，证明MET1介导CpG甲基化抑制了柠檬TET8的基因表达。

　　综上，研究团队首次阐述了TET8在植物低温胁迫中的重要功能，揭示了“MET1-TET8”表观调控模块在冷胁迫响应中的作用，并为培育耐寒柑橘提供了可操作的潜在靶点。

　　华中农业大学园艺林学学院刘继红教授为该论文通讯作者，在读博士生王一磊、蒋昕为该论文共同第一作者，李春龙教授为本研究提供了指导和帮助。本研究得到了国家自然科学基金（32330095）、国家重点研发计划项目（2022YFD1200503）和江苏省重点研发计划项目（BE2023328）等项目的资助。

　　英文摘要：

　　DNA methylation is a critical epigenetic mark regulating a diversity of physiological and biological processes in plants. However, the role of DNA methylation in the regulation of cold stress response remains poorly elucidated, particularly in perennial plants like citrus.

　　In this study, 33 genes exhibited greater upregulation but more pronounced hypomethylation in Ichang papeda （Citrus ichangensis）， a cold-hardy plant, relative to lemon （Citrus limon, cold-sensitive） by an integrated analysis of transcriptome and methylome.

　　Tetraspanin8 （TET8） exhibited the most substantial changes in both expression and methylation levels. TET8, localized in the plasma membrane and endoplasmic reticulum, played a positive role in cold tolerance. TET8 was mainly methylated in the context of CpG in the exon and 3' untranslated region. 5-Azacytidine treatment led to noticeable inhibition of CpG methylation in TET8, significant upregulation of TET8 and enhanced cold tolerance. Moreover, the expression level of Methyltransferase1 （MET1） was lower in Ichang papeda than in lemon. Silencing of MET1 suppressed CpG methylation, but upregulated TET8 and conferred cold tolerance.

　　These findings indicate that MET1-mediated CpG methylation in TET8 plays a key role in the modulation of cold tolerance, which provides valuable insights into the understanding on epigenetic regulation of cold stress response in plants.

　　论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70464

日期：2025-10-06