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生物所陶增研究員Nature Plants發文揭示植物“春化記憶”重置的分子路徑

編輯:傅煒琳 來源:農業與生物技術學院辦公網 時間:2019年04月10日 訪問次數:413  源地址

201948日,國際著名期刊Nature Plants在線發表題為“Embryonic resetting of the parental vernalized state by two B3 domain transcription factors in Arabidopsis”的研究長文 (article),報道了植物特有B3轉錄因子在胚胎發育早期重置(擦除)“春化記憶”的分子機制,農學院生物技術所“百人計劃”陶增研究員為該論文的第一作者。

一些越冬植物必須經歷一段時間的持續低溫(寒冬)才能在春季時開花,這種現象即為春化作用。春化作用受表觀遺傳調控,在模式植物擬南芥中,長期低溫通過染色質修飾(組蛋白H3 27位賴氨酸三甲基化,H3K27me3)關閉抑制開花的關鍵基因FLC201711月陶增博士以第一作者發表在Nature的研究成果表明“春化記憶”重置發生在胚胎發育早期,種子特異的“先驅”轉錄因子 LEC1在受精后啟動了這一重置過程,以重新激活FLC表達。 

此項研究發現LEC1可以結合FLC基因的啟動子區域,而胚胎B3轉錄因子LEC2FUS3識別FLC位點的“冷記憶”順式元件CME,并與抑制FLC表達的B3蛋白VAL1VAL2競爭,將其從FLC位點剔除,從而LEC1LEC2FUS3協同作用形成胚胎“春化記憶”重置路徑。研究首次表明越冬植物可以利用B3結構域蛋白的一個亞家族,在胚胎—植物—胚胎生長發育循環過程中,實現開啟—關閉—再次開啟開花調控基因的表達,使植物的生長發育與季節性溫度變化同步,揭示了植物適應從冬到春、春又到冬的季節循環而適時開花的分子與表觀遺傳機理,為作物利用春化作用提供理論依據。

該研究由陶增與中科院逆境中心何躍輝課題組與杜嘉木(現為南方科技大學生物系教授)課題組合作完成,得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委和中國科學院相關經費的資助。



  原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41477-019-0402-3

                                                                                                          


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