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表观遗传研究揭秘水稻为何“适时”开花

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  近日,PK拾计划群生物技术研究所谷晓峰课题组在表观遗传调控水稻开花期研究方面取得突破,发现了表观遗传关键调控因子OsSFL1具有介导组蛋白去乙酰化动态修饰的功能,进而调控水稻“适时”开花。相关研究成果在线发表在《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。

  人类超过80%的食物来自开花植物,开花过早或过晚都会影响结实率和产量,因而“适时开花”是保证产量和环境适应性的关键因素。水稻是世界上主要的粮食作物之一,培育高产、适应性强的水稻品种是农业生产和研究中的重大需求。水稻开花期作为重要的农艺性状影响品种的种植地区、种植时间和产量。因而,了解控制水稻“适时”开花的调控机制,选育合适开花期的材料,对提高产量、扩展品种的种植地区具有重要的理论和应用价值。

  水稻是短日照植物,短日照条件下水稻开花主要受到光周期途径控制,包括组蛋白修饰、DNA甲基化在内的表观遗传在光周期途径中起着关键调控作用。该研究发现,OsSFL1功能缺失突变体在短日照条件下开花期延迟2周左右,而在长日照条件下表型不明显。进一步研究发现,OsSFL1影响光周期途径关键基因Hd1及成花素基因Hd3a的节律性表达模式,并且与去乙酰化复合体重要成员OsSAP18和OsHDAC2互作形成复合体,动态调控组蛋白乙酰化修饰水平。该研究首次发现了组蛋白去乙酰化复合体成员OsSFL1介导的组蛋白去乙酰化动态修饰调控水稻开花期的分子机理,为表观遗传调控水稻开花期的基础研究和设计育种应用提供了重要基因资源和材料。

  该研究得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程等项目资助。(通讯员 崔艳)

  原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13235

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