生物通報道:種子休眠與萌發是植物由生殖生長過渡到營養生長的重要發育轉變進程,涉及大量基因的激活或者沉默。一些研究發現這個過程中,組蛋白修飾介導的表觀遺傳基因轉錄調控可能發揮了重要作用,但是具體分子機制尚不完全清楚。
來自中國科學院植物研究所的劉永秀研究員一直從事表觀遺傳和植物激素調控種子休眠和萌發的分子基礎研究。2013年其研究組發現擬南芥SNL1能夠結合組蛋白去乙酰化酶HDA19,調控組蛋白H3K9K18的乙酰化水平,影響基因轉錄。同時研究人員也發現SNL1/SNL2功能缺失影響脫落酸和乙烯相關基因的表達,增強了乙烯對脫落酸的拮抗作用,降低了種子休眠。這一研究成果公布在國際學術期刊Plant Cell雜志上。
在此基礎上,研究組成員進一步發現SNL1/SNL2功能缺失導致生長素相關基因特別是AUX1的表達升高,增強了生長素在胚根的水平和分布,進而激活下游CYCDs介導的細胞分裂,提高了突變體種子萌發速率。
這一研究成果公布在Nature Communications雜志上,為利用分子輔助育種解決農業生產中存在的種子萌發不齊和穗萌發現象提供了理論基礎。
此外,近期華中農業大學生命科學技術學院的研究人員通過比較全基因組關聯分析,對水稻種子代謝與農藝性狀的遺傳基礎進行了深入研究,發現并驗證了多個新的控制水稻種子代謝物含量的候選基因。這些研究促進了作物代謝物遺傳及生化調控的解析,提供了代謝與農藝性狀關聯的直接證據,同時提供了利用“交互功能基因組及代謝組”進行作物復雜性狀解析的新手段。華中農大最新Nature子刊文章
種子大小也是是水稻產量構成的要素之一,長期以來一直是很多作物育種改良的重要目標。中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物基因組學國家重點實驗室儲成才研究員和其合作者李家洋院士課題組通過對一水稻大粒顯性突變體(Big grain1, Bg1-D)的研究,發現BG1編碼一個受生長素特異誘導的早期響應的未知功能蛋白,在水稻莖和穗的維管組織中特異表達。有意思的是,BG1過表達株系生長素極性運輸能力顯著增強,并導致水稻籽粒顯著增大。儲成才,李家洋院士組最新PNAS文章
(生物通:萬紋)
作者簡介:
劉永秀,男,博士,研究員,博士生導師。
1971年11月出生于河北省元氏縣,1993年和1996年在沈陽農業大學獲學士和碩士學位,1999年在中國農業大學獲博士學位。2000年至2002年在德國Technische Universit?t München進行客座研究。2002年至2009年在德國Max-Planck Institute for Plant Breeding Research 研究所進行博士后研究。現任中科院植物所研究員。迄今發表論著20余篇(部),SCI收錄刊物論文10余篇。現指導博士后1名、博士生1名和碩士生3名。
主要研究工作:
主要從事表觀遺傳和植物激素調控種子休眠和萌發的分子基礎研究。研究報道了編碼擬南芥組蛋白H2B單泛素化連接酶的基因HUB1和HUB2,并探討了其調控種子休眠和萌發的分子機理;此外,對轉錄延伸因子相關基因RDO2、ELF7和ELF8等調控休眠的分子機理進行了研究,發現這些轉錄延伸因子可能是種子發育后期細胞脫水染色體凝縮時維持基因克服核小體阻力高量轉錄的重要因素。目前主要利用突變體和自然變異QTL等分子遺傳手段研究擬南芥水稻等種子休眠和萌發的分子機理。