近日，基因组学领域国际知名期刊《基因组研究》（Genome Research）在线发表了由中国农业大学杜娟教授团队完成的题为《亚洲玉米螟滞育期间H3K9me3、H3K27me3和DNA甲基化的全基因组分析》（Genome-wide profiles of H3K9me3, H3K27me3 modifications and DNA methylation during diapause of Asia corn borer (Ostrinia furnacalis)）的研究论文，系统阐释了表观修饰在亚洲玉米螟幼虫滞育中的作用。

亚洲玉米螟作为农作物生产中的重要害虫，了解其生活习性并采取相应的防护措施对于提高粮食产量至关重要。在中国北方，亚洲玉米螟为应对寒冷等不良环境时，5龄末期幼虫会主动进入滞育状态。尽管有越来越多的证据表明表观遗传机制在滞育调控中起着重要作用，但目前尚不清楚在滞育这一过程中是否存在动态的全基因组表观修饰谱。

该研究在初期探索中发现，滞育的亚洲玉米螟幼虫头中H3K9me3和H3K27me3的丰度呈现下降趋势（图1A-B）。此外，通过分别饲喂幼虫修饰H3K9me3和H3K27me3的关键酶抑制剂，研究人员观察到亚洲玉米螟幼虫的滞育率发生变化（图1C-D）。这些结果暗示着表观修饰在亚洲玉米螟幼虫滞育过程中扮演着重要的调控角色。随后，该团队对未滞育、预滞育和滞育状态的亚洲玉米螟幼虫头部进行了多组学分析，包括CHIP-seq、WGBS和RNA-seq等技术，以全面研究亚洲玉米螟幼虫滞育与表观修饰之间的联系。

图1. 表观修饰在亚洲玉米螟幼虫滞育过程中扮演着重要的调控角色

在亚洲玉米螟幼虫滞育过程中，H3K9me3和H3K27me3呈现出相似的变化趋势（图2）。然而，结合抑制剂对亚洲玉米螟幼虫滞育不同的影响，这表明H3K9me3和H3K27me3可能对不同的靶基因区域起调控作用（图2和图1C-D）。在基因组层面上H3K9me3和H3K27me3与DNA甲基化都无直接的联系。此外，该研究还基于现有所有物种的滞育基因进行了预测，确定了可能存在于亚洲玉米螟中的滞育基因（图3）。通过筛选，研究团队进一步发现了一系列受到表观修饰调控的潜在的滞育关键基因。

图2. H3K9me3和H3K27me3在亚洲玉米螟幼虫滞育过程中的变化趋势

图3. 预测的受H3K9me3和H3K27me3调控并可能参与亚洲玉米螟幼虫滞育的滞育基因

综上所述，这项研究在该团队近年来对亚洲玉米螟幼虫滞育的研究基础上迈出了重要一步，进一步丰富了表观修饰在滞育过程中的作用和认识。通过结合多组学分析，揭示了H3K9me3和H3K27me3在滞育过程中的相互作用及其在不同基因区域的调控机制，为揭示亚洲玉米螟滞育的分子调控网络提供了新的视角。这不仅有助于更深入地理解亚洲玉米螟的生物学特性，还为未来开发针对该害虫的精准防治策略提供了重要的科学依据。

中国农业大学为论文第一完成单位，杜娟教授为论文通讯作者，博士研究生吕鹏飞和杨兴卓为论文的共同第一作者。赵贤国博士和赵章武教授为论文做出了重要贡献。本研究得到了国家自然科学基金的资助（32122017和32070492）。

原文链接：https://www.genome.org/cgi/doi/10.1101/gr.278661.123

责任编辑：朱文鑫