近日，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室教授李兴旺和李国亮团队合作绘制了水稻活跃基因以及异染色质参与的高分辨率三维基因组图谱，揭示了水稻三维基因组结构对基因的转录调控，以及遗传变异对三维基因组结构及基因表达的影响。相关成果8月13日在线发表于《自然—通讯》。

近年来，利用传统的Hi-C技术，水稻三维基因组研究取得了多项重要发现，鉴定了一些较大的结构单元，如区室结构、拓扑结构域等。然而，受限于分辨率不高等因素，Hi-C方法很难精确地检测到基因启动子-启动子交互（PPI）、染色质环等精细的三维基因组结构。

科研人员利用改进的Long-read ChIA-PET技术，构建了RNA聚合酶II（RNAPII）、组蛋白修饰H3K4me3介导的水稻活跃基因的染色质交互图谱，以及组蛋白修饰H3K9me2介导的异染色质交互图谱，并进一步系统分析了三种交互的基本特征。

结果显示，RNA聚合酶II介导了28213个染色质远程互作，H3K4me3修饰区域（主要是启动子区）参与了11230个远程互作，H3K9me2修饰区域（主要是异染色质区）参与了11590个远程互作。

分析表明，与未参与染色质交互的结合位点比较，参与PPI交互的结合位点覆盖了更高活性和广泛表达的基因，且PPI锚定基因倾向于协同表达，而异染色质交互的染色质环形成了水稻染色体构象中相对稳定的结构模块。基于此，研究人员提出，水稻基因组在空间上可划分为几类具有不同转录活性的染色质交互模块（CID），共覆盖了大约82%的水稻线性基因组区域。

此外，通过水稻不同品系间基因组变异数据的分析，研究人员揭示了功能性遗传变异对水稻染色质拓扑结构及基因转录调控的影响。同时，通过整合已发表的eQTL数据，提出了染色质空间邻近为eQTLs-etraits遗传关系提供了三维基础。

科学家认为，这项成果有助于深入理解水稻空间结构与各种表观修饰及基因表达的关系，为水稻遗传改良和其他经济作物的研究提供重要的指导意义和科学价值。

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https://doi.org/10.1038/s41467-019-11535-9