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植物不可避免的要面对各种逆境,比如：干旱,高盐,高温,低温,重金属污染等,它们已经进化出了精密而复杂的感应与反应机制来适应日益恶化的环境条件。快速灵活且高效的抗逆分子调控机制,为植物在多变的环境中成功生存下来提供了可能。近些年来,表观遗传学研究逐渐获得了显著关注。染色质状态和组蛋白修饰的改变调控着真核基因的活性。植物表观遗传学被广泛而深入的研究促进了分子调控网络的完善和发展,更好地解释了基因调控的机制。在植物春化和开花过程中,组蛋白修饰水平与基因激活和抑制密切相关,但在非生物压力胁迫下组蛋白修饰状态和核小体结构变化的相关信息则很少。本文以玉米(Zeamays L.)为研究对象,从细胞周期和应激分子信号途径两个角度系统分析不同类型的非生物压力环境下的表观遗传调控过程。主要结果如下：1.不同类型非生物压力环境下表观遗传对细胞周期进程的调控我们利用流式细胞术(Flow Cytometry)和石蜡切片(Paraffin wax sections)技术系统的分析比较了玉米在不同类型的非生物压力胁迫下的生理状态和细胞周期阻滞情况。结果显示不同类型的非生物压力下,分生区细胞的数目、大小与排列方式均受到一定影响,根部伸长的抑制主要是由于根部细胞具有更长的细胞周期持续时间,但不同类型的压力阻滞细胞周期在不同的时期,不同的细胞周期基因在不同压力状态下的表达量变化也明显展现多样性。蛋白印迹杂交(Westernblot)和染色质免疫共沉淀(Chromatin Immunoprecipitation, ChIP)实验进一步证实了不同非生物压力诱导的组蛋白乙酰化的动态变化参与了细胞周期基因的转录调控,导致了细胞周期进程的扰动,进而影响了玉米幼苗根发育生长的抑制。而且我们提出了组蛋白N端赖氨酸不同位点的乙酰化修饰是选择性的和靶向特定基因的,在对细胞周期不同基因的调控中起着不一样的作用。2.渗透压力胁迫下ZmDREB2A基因的表观遗传调控利用免疫染色(Immunostaining)和western blott技术分析玉米幼苗在渗透压力(甘露醇处理)胁迫下,组蛋白乙酰化修饰(H3K9ac和H4K5ac)的整体变化。结果显示甘露醇处理显著增加了全基因组H3K9和H4K5的乙酰化水平,外源ABA处理则明显降低了全基因组H3K9和H4K5的乙酰化水平。当外源ABA和甘露醇共同处理玉米幼苗时,全基因组H3K9和H4K5的乙酰化水平比起正常组并没有增强。荧光定量PCR(Quantitative Real Time PCR,qRT-PCR)检测乙酰转移酶和去乙酰化酶在不同处理组中的表达量,结果显示甘露醇处理促使了乙酰转移酶和去乙酰化酶表达量不同程度的升高,但当有外源ABA加入时,两种酶的表达都被抑制。同时,对ZmDREB2A基因表达量的测定发现,外源ABA抑制了该基因的表达。进一步我们通过染色质免疫共沉淀(Chrromatin Immunoprecipitation,ChIP)和CHART-PCR(Chromatin Accessibility by Real-TimePCR)检测了ZmDREB2A启动子区域的组蛋白乙酰化和染色质凝缩状态,结果证明了在渗透压力胁迫下,ZmDREB2A启动子区域的组蛋白乙酰化修饰参与了该基因的转录调控。3.高温压力胁迫下rDNA染色质脱浓缩和HSF基因的表观遗传调控利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)和荧光定量PCR技术分析玉米幼苗叶片在热压力24h和恢复24h过程中45S rDNA染色质结构和rRNA基因表达量的变化。结果显示热压力显著诱导了45S rDNA染色质的脱浓缩并伴随着rRNA基因的表达量的升高。在热压力处理5h时,玉米幼苗叶片中具有45S rDNA脱浓缩的细胞核比例最高,随着热压力恢复的进行,45S rDNA脱浓缩的现象依然非常显著。利用western blot分析玉米幼苗叶片在热压力和恢复过程中,全基因组水平的组蛋白修饰(H3K9ac和H3K4me2)随时间的动态变化趋势,结果暗示H3K9ac参与了热压力应激反应,而H3K4me2很可能具有压力信号记忆功能。ChIP实验表明HSF基因启动子区域的组蛋白修饰程度与HSF基因表达量之间存在紧密联系。这些结果表明组蛋白不同位点的乙酰化(H3K9ac)和甲基化(H3K4me2)在玉米幼苗叶片应对高温胁迫时有着不同的响应机制和压力记忆机制,控制着45S rDNA的浓缩与脱浓缩状态和相应的热应答基因HSF的表达量的改变。