组蛋白修饰（H3K36me3）表观基因组图谱的建立及功能研究

组蛋白修饰影响染色质构象进而影响基因表达。组蛋白H3第36位赖氨酸的三甲基化（H3K36me3）在人和酵母高表达基因的外显子上富集，因而推测其可能影响基因表达或与mRNA的剪接有关。模式植物拟南芥含有H3K36me3甲基转移酶SET2的五个同源物，其中sdg8突变体中仅有少量基因的表达受影响，因而分离完全丧失H3K36me3活性的突变体将是阐明H3K36me3调控基因表达的关键。本项目拟通过遗传学手段获得完全丧失H3K36me3活性的材料，继而采用Chip-seq、Pulldown和RNA-seq技术分析H3K36me3的建立及影响基因表达的机制。这些技术和手段将为深入理解其它表观修饰密码的意义奠定基础，也将为利用组蛋白修饰指导农作物分子育种提供理论依据。

作为基因转录载体，组蛋白在染色质的结构变化中去影响基因表达？目前我们对这个领域的了解还不是很多。为此，我们分离了组蛋白甲基转移酶突变体，探讨甲基转移酶在植物生长发育及环境互作中的作用机理。通过分离sdg7和sdg8突变体，我们发现sdg8突变体有早花和多分枝表型，而sdg7突变体则未表现出明显发育缺失表型。然而sdg7/sdg8双突变体表现出极端矮小、叶片扭曲和terminal flower等表型，证明SDG7在发育中同样具有非常重要作用。通过体外酶活性分析，我们发现SDG7和SDG8都具有甲基转移酶活性，而且在双突变体中，H3K36me3活性较野生型明显显著降低，证明SDG7和SDG8是拟南芥中的H3K36me3甲基转移酶。体内Chip实验发现H3K36me3定位于3000多个基因5`区，这一定位pattern与yeast等物种相似，推测H3K36me3可能在调控基因表达时发挥作用。通过比较野生型和sdg8、sdg7/sdg8双突变体中的H3K36me3的丰度及分布区域，我们发现H3K36me3信号在sdg8突变体中的丰度明显降低，而且分布位置也明显向5`区域移动。通过RNA-seq方法，我们在转录组水平上分析了sdg7、sdg8及sdg7/8与野生型间基因表达差异，结果发现sdg7、sdg8及sdg7/8与野生型相比差异表达基因分别为30、1615和2209个，其中在sdg8和sdg7/sdg8突变体中共同上调或下调的基因数目为462个。在这些差异表达基因中，有多个与auxin合成及信号转导相关基因，暗示突变体表型可能与IAA合成或信号转导有关。我们的结果首次揭示了拟南芥中的主要甲基怎么SDG7和SDG8参与的组蛋白H3K36甲基化改变了染色体结构并调节下游IAA信号转导基因，最终影响植物发育的分子机制，这项研究成果为更好地理解组蛋白修饰参与的基因表达调控奠定了坚实基础。