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华南植物园等研究揭示种子发育的表观遗传调控机理

来源:华南植物园
摘要:HDA19和HSL1双突变体hsl1hda19纯合种子发生胚胎致死植物种子成熟期是种子发育的一个关键时期,在此阶段种子完成淀粉、脂类、蛋白质等贮藏物的合成积累。种子贮藏蛋白的合成与积累是种子成熟过程的一个重要方面。研究表明种子贮藏蛋白基因表达的受许多不同的调控因子通过多个信号通路协调作用完成......

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HDA19和HSL1双突变体hsl1hda19纯合种子发生胚胎致死

植物种子成熟期是种子发育的一个关键时期, 在此阶段种子完成淀粉、脂类、蛋白质等贮藏物的合成积累。种子贮藏蛋白的合成与积累是种子成熟过程的一个重要方面。研究表明种子贮藏蛋白基因表达的受许多不同的调控因子通过多个信号通路协调作用完成的。然而,关于它的作用机理并不清楚。表观遗传学(epigenetics)是研究不涉及DNA序列变化的但却可以遗传的基因表达的改变。近年来,对于这一学科的研究受到越来越多的科学家的关注。目前的研究表明,表观遗传调控的分子机理包括DNA甲基化、组蛋白修饰、小分子RNA调控和染色质重塑等。其中,组蛋白的乙酰化修饰和染色质重塑作为主要的表观遗传调节机制,在植物的生长发育中起着重要的作用。研究种子发育的表观遗传调控机制将有助于为农作物种子质量改良提供理论基础和新的思路。

中科院华南植物园农业及资源植物研究中心植物表观遗传学研究组罗鸣博士与中山大学、台湾大学植物科学研究所和加拿大农业部南方作物保护与食品研究中心等科研人员合作研究发现,拟南芥组蛋白去乙酰化酶HDA19突变体种子成熟基因在幼苗中异位表达,这些基因染色质组蛋白乙酰化修饰水平提高,部分甲基化修饰水平降低。

研究通过酵母双杂交、双分子荧光互补、染色质免疫共沉淀等实验方法首次证实HDA19和转录抑制子HSL1相互作用并共同抑制成熟基因在幼苗发育时期的表达。当HDA19与HSL1发生双突变后引起胚胎致死(图一),该结果从遗传水平上证明了两个蛋白的相互作用。本研究结果阐明了种子成熟过程的表观遗传调控机制,对通过表观遗传调控改善作物性状、提高作物产量、解决我国粮食安全问题具有重要理论意义。

该研究成果已经在线发表在国际植物学学术期刊The Plant Cell上。(doi:http://dx.doi.org/10.1105/tpc.112.096313)

作者: 2013-4-24
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