中國(guó)科學(xué)院植物所揭示水稻籽粒大小表觀遺傳調(diào)控新機(jī)制

　　水稻籽粒大小決定稻米的產(chǎn)量和外觀品質(zhì)，并受多個(gè)數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTLs）的控制；其中，編碼組蛋白乙?；傅腉RAIN WEIGHT 6a（GW6a）是水稻籽粒大小和產(chǎn)量的正向調(diào)節(jié)因子。目前對(duì)于GW6a依賴的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚不清楚。在擬南芥中，泛素受體DA1通過(guò)調(diào)控細(xì)胞增殖期來(lái)控制種子和器官的大小，然而，尚不清楚DA1家族成員是否以及如何調(diào)控水稻籽粒大小。

 

　　中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員宋獻(xiàn)軍研究組通過(guò)酵母雙雜交篩選及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)GW6a與DA1的同源蛋白HDR3互作。水稻轉(zhuǎn)基因實(shí)驗(yàn)證據(jù)暗示HDR3是一個(gè)水稻籽粒大小的正調(diào)控因子，也是一個(gè)具有泛素結(jié)合活性的泛素受體，能夠增強(qiáng)GW6a的泛素化水平。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，HDR3對(duì)GW6a的泛素化修飾減緩了GW6a依賴26S蛋白酶體的蛋白降解，從而提高GW6a的酶活水平，增強(qiáng)后者對(duì)其下游靶基因的表達(dá)調(diào)控。此外，遺傳關(guān)系分析顯示，HDR3可能位于GW6a的上游，在同一遺傳通路中發(fā)揮調(diào)控籽粒大小的功能，并通過(guò)與下游基因啟動(dòng)子的結(jié)合共同對(duì)其表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。該研究揭示出表觀遺傳分子模塊HDR3-GW6a調(diào)控水稻籽粒大小的新機(jī)制，為深入探索作物種子大小的分子調(diào)控機(jī)理和遺傳網(wǎng)絡(luò)提供了新視角。

 

　　相關(guān)研究成果于7月29日在線發(fā)表在The Plant Cell上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。