近日，我室徐秋涛教授课题组在Nature Communications期刊在线发表题为“Regulation of Plant Immunity Through Histone H3K9bhb-Mediated Transcriptional Control”的研究论文，揭示了组蛋白赖氨酸β-羟基丁酰化修饰通过促进抗病基因的表达调控水稻对多种真菌和细菌型病害的抗性，广西大学为该论文第一完成单位。
在该研究中，作者首先利用β-羟基丁酰化修饰的特异抗体对水稻、拟南芥、玉米和烟草进行免疫印迹实验，发现这些植物中均有β-羟基丁酰化修饰，说明该修饰是植物中高度保守的一类翻译后修饰。随后，作者发现H3K9bhb特异性修饰的基因主要富集于胁迫响应相关通路，尤其在真菌防御等免疫应答过程中表现出显著的富集趋势。
为了验证该分析结果，作者利用介导β-羟基丁酰化修饰的底物β-羟基丁酸处理水稻并进行接菌实验，发现这种处理能激活水稻的免疫响应，从而增强了水稻对稻曲病、稻瘟病和白叶枯病的抗病性。进一步的研究发现，组蛋白H3K9bhb修饰水平对细胞中β-羟基丁酸含量表现为剂量依赖性，且该修饰通过影响染色质可及性调控基因的表达。当水稻受到病原菌侵染后会诱导细胞中积累大量的β-羟基丁酸，从而促进组蛋白H3K9bhb修饰的富集，该修饰通过激活免疫响应相关基因的表达进而增强水稻抗病性。
图1. 外源β-羟基丁酸处理增强水稻对病原菌的抗性
作者进一步鉴定到水稻组蛋白去酰基化酶HDA705和SRT2能够特异地去除H3K9bhb修饰。之前的研究发现HDA705在水稻抗病性方面具有重要作用，因此作者进一步研究其功能是否依赖于对H3K9bhb修饰的调控，通过多种实验手段证实HDA705通过介导H3K9bhb修饰调控水稻抗病性。
综上所述，该研究揭示了组蛋白特异位点的新型酰基化修饰——H3K9bhb通过调控免疫响应相关基因的表达影响水稻对多种病原菌的抗性，而组蛋白去酰基化酶HDA705通过调控H3K9bhb修饰参与调控水稻的抗病性。该研究不但解析了植物中的组蛋白新型酰基化修饰H3K9bhb的功能，拓展和深化了人们对植物表观遗传调控的生物学功能理解，更为重要的是发现了一种依赖于自身代谢物介导的表观遗传修饰途径调控植物抗病的新机制。该发现不仅为新型杀菌剂的研发和病害防控提供了重要的参考，而且为作物的抗病育种工作提供了重要的理论依据。同时，该研究得到了广西杰出青年科学基金、国家自然科学基金和广西大学高层次人才计划等项目的资助。
