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干旱是严重影响作物生产和农业可持续发展的全球性问题。深入探究植物响应干旱胁迫的分子机理，对提高植物在干旱逆境下的生产能力，为实现农业可持续高产稳产具有重要意义。组蛋白甲基化修饰在植物生长发育和逆境响应过程中起重要的调控作用。干旱胁迫响应基因的表达调控与其组蛋白甲基化修饰紧密相关，已有研究表明组蛋白甲基转移酶可以通过调节干旱胁迫响应基因的组蛋白甲基化修饰水平调控植物对干旱胁迫的响应。而组蛋白甲基化修饰是一个动态的过程，组蛋白去甲基化酶对体内组蛋白甲基化稳态的维持同样具有重要作用，但目前还未见有关组蛋白去甲基化酶参与植物抗旱过程的报道。为了研究组蛋白去甲基化修饰在植物干旱胁迫响应中的功能，本研究利用反向遗传学的方法在JmjC家族的基因敲除突变体中筛选鉴定了具有干旱敏感表型的JMJ27功能缺失突变体。本课题利用分子生物学、遗传学、生物化学等手段对JMJ27调控植物干旱胁迫响应作用机理进行研究。 JMJ27属于JmjC家族中的KDM3/JHDM3亚家族成员。本研究通过体内和体外组蛋白去甲基化实验证明了JMJ27具有H3K9me1/2去甲基化酶活性。氨基酸序列分析发现JMJ27具有结合辅因子Fe(Ⅱ)和α-KG的保守序列，而将其Fe(Ⅱ)结合的保守序列突变后，组蛋白去甲基化酶活性丧失。此外，过表达JMJ27能降低植物总体H3K9me1/2水平，而过表达酶活性缺失的JMJ27m则对植物总体H3K9me1/2水平没有明显影响。 与野生型相比，jmj27突变体植株离体叶片失水和叶片水分蒸腾速率更快。JMJ27的全长序列能够互补jmj27的干旱敏感表型，但是酶活性缺失的JMJ27m则不能互补其干旱敏感表型，说明JMJ7对植物干旱胁迫响应的调控依赖于JMJ27的组蛋白去甲基化酶活性。过表达JMJ27对植物抗旱能力并没有显著影响。通过亚细胞定位和组织表达模式分析发现JMJ27是一个核定位蛋白，并且在植物幼苗及成苗叶片中的保卫细胞等部位特异表达。jmj27突变体对ABA、Ca2+和H2O2诱导的气孔关闭不敏感，而表达JMJ27能够互补这种不敏感的表型，说明JMJ27可能通过调控气孔运动从而正调控植物干旱胁迫的响应。 本研究通过RNA-seq、RT-qPCR和ChIP-qPCR等实验方法发现并验证了一些受JMJ27直接激活的靶基因。在干旱条件下JMJ27通过与HEI10、XTH2、SEN1、PBP1和MYB90基因的组蛋白结合，降低这些基因的H3K9me2修饰从而激活其表达。此外，JMJ27还能激活转座子的表达。干旱条件下JMJ27通过降低转座子AT3G42658的H3K9me2修饰从而促进其转录表达。 干旱胁迫下JMJ27的转录水平和蛋白水平检测结果表明干旱胁迫并不影响JMJ27的转录，但促进了JMJ27蛋白的积累。本研究利用免疫沉淀结合质谱分析发现JMJ27可能与干旱胁迫正调节因子CAT3相互作用。Co-IP和BiFC分析进一步验证了JMJ27与CAT3在细胞核中的互作。 综上所述，本课题研究发现JmjC家族蛋白JMJ27通过其H3K9me2去甲基化酶活性正调控拟南芥干旱胁迫响应。干旱胁迫诱导JMJ27蛋白积累，其可能通过激活下游基因的表达来调节气孔运动，从而提高植物抗旱能力。本研究揭示了H3K9组蛋白去甲基化修饰在干旱胁迫调控过程中的重要作用。