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近日，河南大学生命科学学院尚富德教授团队在Horticulture Research期刊（一区Top， IF=6.793）在线发表题为Comparative methylomics and chromatin accessibility analysis in Osmanthus fragrans uncovers regulation of genic transcription and mechanisms of key floral scent production的研究论文。发现了DNA甲基化状态、染色质的可及性和转录因子共同参与了芳香物质β-紫罗兰酮、芳樟醇及其氧化物产生的调控。

 该研究利用全基因组甲基化测序技术和ATAC-Seq技术对桂花银桂品种‘Zaohuang’和丹桂品种‘Chenghong Dangui’的基因组DNA甲基化状态和染色质的开放性进行分析。结果表明，芳樟醇产生的关键基因TPS2的启动子区域，在丹桂中的甲基化程度远低于银桂，染色质开放程度远高于银桂，所以导致该基因在丹桂中表达量远高于银桂，最终导致丹桂花瓣中含有大量的芳樟醇及其氧化物，而银桂花瓣中含量较少。ATAC-Seq分析结果表明，在丹桂花瓣中TPS2基因转录起始位点上游的染色质开放区域，存在多个bHLH转录因子结合位点。结合转录组分析、双荧光素酶实验和EMSA实验等，发现bHLH35可能参与了TPS2基因表达的调控，最终影响了芳樟醇及其氧化物的合成。

β-紫罗兰酮产生代谢途径的关键基因CCD4启动子区域的甲基化水平在银桂中要高于丹桂，染色质开放程度在银桂中要弱于丹桂，但是该基因在银桂中的表达量显著高于丹桂。该结果表明，β-紫罗兰酮产生代谢途径的关键基因CCD4在2个品种中的差异表达，可能主要是受转录因子调控的结果。ChIP-Seq分析结果表明，桂花ERF2转录因子可以结合在CCD4基因的启动子区域，烟草转化实验、双荧光素酶实验和EMSA实验等证明了ERF2转录因子调控了CCD4基因的表达，而丹桂花瓣中CCD4基因启动子区域183bp的缺失影响了ERF2 转录因子的结合，可能是该基因在丹桂花瓣中表达量低的主要原因。该研究为桂花关键花香成分的利用和花香遗传改良育种提供了重要的理论依据。

河南大学生命科学学院韩远记副教授为论文第一作者，尚富德教授为论文的通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金以及河南省重大公益专项等项目的支持。