生物所陶增研究員《Nature Plants》發(fā)文揭示植物“春化記憶”重置的分子路徑
2019年4月8日，國際著名期刊《Nature Plants》在線發(fā)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(fā)育早期重置（擦除）“春化記憶”的分子機制，農(nóng)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(jīng)歷一段時間的持續(xù)低溫（寒冬）才能在春季時開花，這種現(xiàn)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 第27位賴氨酸三甲基化，H3K27me3）關閉抑制開花的關鍵基因FLC。2017年11月陶增博士以第一作者發(fā)表在Nature的研究成果表明“春化記憶”重置發(fā)生在胚胎發(fā)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(fā)現(xiàn)LEC1可以結合FLC基因的啟動子區(qū)域，而胚胎B3轉錄因子LEC2和FUS3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VAL1和VAL2競爭，將其從FLC位點剔除，從而LEC1、LEC2和FUS3協(xié)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(fā)育循環(huán)過程中，實現(xiàn)開啟—關閉—再次開啟開花調控基因的表達，使植物的生長發(fā)育與季節(jié)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(jié)循環(huán)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(jù)。
? ?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(xiàn)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(fā)計劃、國家自然科學基金委和中國科學院相關經(jīng)費的資助。
? ? ? 原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41477-019-0402-3
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