近日，國際學術期刊Nature Communications在線報道了華中農業大學李興旺教授和李國亮教授團隊合作完成的題為“Integrative analysis of reference epigenomes in 20 rice varieties”的研究論文。文章全面系統地描繪了20個水稻品種的表觀基因組圖譜，注釋了覆蓋水稻基因組82%的功能性DNA元件，作為水稻ENCODE計劃的重要組成部分，與該團隊2019年發表水稻高分辨三維基因組圖譜（https://rdcu.be/b4rup）后一起，立體地呈現了水稻多層級的基因組結構特征及其參與基因轉錄調控等生命過程的潛在機理（從一維表觀基因組到3D基因組結構）。
研究者首先開發了一種快速和高效的ChIP-Seq實驗方法（eChIP-Seq）。和植物常用的ChIP-seq方法相比，eChIP-Seq的總體效率提升至少幾十倍以上，可用于鑒定水稻、擬南芥、玉米和甘藍型油菜等植物少量樣品的組蛋白翻譯后修飾和轉錄因子全基因組結合位點。
該研究產生了多達500多套組學數據，覆蓋20個有代表性的水稻品種及其多個組織，包括58個基因表達數據(RNA-Seq)，32個全基因組DNA甲基化圖譜(BS-Seq)，354個各種組蛋白修飾數據(eChIP-Seq)，58個全基因組開放染色質區域圖譜(FAIRE-Seq)，基于這些數據的整合性分析，作者從水稻表觀基因組圖譜定義了15種染色質狀態。另外，通過ChIP-reChIP實驗，鑒定了一種新的H3K9me2/H3K4me1二價染色質狀態。該染色質狀態普遍存在于基因內含子上，相關基因的表達量較低而且富集Copia轉座子，但其潛在的生物學功能有待深入研究。
研究者定義了活躍啟動子的染色質特征和區域：即開放染色質區域與H3K4me3修飾區域，大約為轉錄起始位點上游500 bp到下游1 kb，為啟動子的核心功能區域。結合水稻高分辨三維基因組圖譜分析，研究者發現水稻中存在大量的具有增強子活性的啟動子（enhancer-like promoters），揭示了啟動子不僅調控相鄰基因的表達，還可以作為增強子，通過染色質遠程相互作用，調控遠端與其互作基因的表達。
