水稻组蛋白H3K36甲基转移酶SDG725调控植物生长发育的功能研究

【摘要】组蛋白H3K36甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,主要与基因转录活化相关,在生物生长发育过程中发挥重要作用。双子叶模式植物拟南芥中的研究发现H3K36甲基化修饰影响植物开花、生殖、抗逆、株型等,但是在单子叶模式植物及重要的粮食作物水稻中,有关组蛋白H3K36甲基化修饰的研究很少。本研究首次报导了水稻H3K36甲基转移酶的功能。体外活性实验表明水稻SDG725具有专一性组蛋白H3K36甲基转移酶活性,绿色荧光蛋白标记的SDG725蛋白定位在细胞核内。为了研究SDG725在植物体内的生物学功能,采用RNAi干扰和人工microRNA两种方法构建了SDG725表达量下调的突变体,两种突变体都呈现出植株矮化、叶夹角变小、种子变小等表型,与水稻中BR缺失突变体的表型类似；此外,在长短日照条件下,sdg725突变体都表现出明显的晚开花表型。通过定量PCR的方法检测突变体背景下油菜素内酯相关基因的表达情况,发现BR合成和传导途径的一些重要基因如D11、BRI1和BUl的表达水平降低。细胞大小、体外激素处理等分析进一步证明了sdg725突变体体内油菜素内酯激素信号明显不足。检测sdg725突变体中开花相关基因的表达水平,发现一些促进开花的基因如Hd3a、RFT1等表达水平下降,抑制开花的基因如Ehd7等表达水平上升,与突变体的晚花表型吻合。染色质免疫沉淀分析发现在sdg725突变体中,BR和开花相关基因染色质区域上组蛋白H3K36的二、三甲基化修饰水平显著下降。本研究报道了水稻中H3K36甲基转移酶SDG725的功能,探讨了H3K36甲基化修饰对水稻激素、开花等方面的重要调控作用,为水稻理想株型的分子育种工作提供了了理论依据。
【作者】隋鹏飞；
【导师】董爱武；沈文辉；
【作者基本信息】复旦大学，生物化学与分子生物学，2013，博士
【关键词】水稻；组蛋白H3K36甲基化；基因表达；油菜素内酯；开花；

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