蒯本科教授課題組揭示 植物葉片衰老啟動的葉齡依賴分子機制
高等植物的葉片是特化了光合器官，發(fā)育成熟后行駛光合功能；到了功能期后期，在內(nèi)外因子的作用下葉片逐步黃化啟動衰老。葉片適時啟動衰老的適應意義是把積累在其中的各類營養(yǎng)物質(zhì)最大限度地轉(zhuǎn)運到新生器官，特別是繁殖/貯藏器官中，以滿足它們快速生長發(fā)育的需要。對于營固著生活方式的植物而言，保障光合產(chǎn)物積累和轉(zhuǎn)運利用雙雙達到最大化是其核心生存策略。因此，葉片衰老的啟動是一個主動調(diào)控事件，以保障積累的營養(yǎng)物質(zhì)快速、足量地轉(zhuǎn)運到新生器官；其進程動力學受到多個衰老相關(guān)基因（senescence-associated genes, SAGs）的介導調(diào)控。然而，這些SAGs在功能期是如何被抑制表達，以防止葉片過早啟動衰老，限制同化產(chǎn)物的積累，一直鮮為人知。
蒯本科教授團隊4月10日發(fā)表在國際遺傳學著名期刊《PLoS Genetics》的研究論文中,揭示了一種抑制主要SAGs表達的表觀遺傳機制。研究發(fā)現(xiàn)一種 H3K27me3去甲基化酶, RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6 (REF6), 通過自身鋅指結(jié)構(gòu)域直接結(jié)合到主要衰老調(diào)控基因(EIN2、ORE1、NAP、AtNAC3、NTL9)和功能基因 (NYE1/2、LOX1、PAD4、PPDK) 上，促進它們的表達；這些基因涉及主要植物激素的信號轉(zhuǎn)導、生物合成，以及葉綠素降解等。關(guān)鍵的機制是, 隨著葉齡的增加，REF6能夠?qū)嵸|(zhì)性地促進上述基因啟動子和/或編碼區(qū)的 H3K27me3 去甲基化。這一研究結(jié)果表明，H3K27me3甲基化是一種阻止關(guān)鍵SAGs過早轉(zhuǎn)錄表達的表觀遺傳機制, 解釋了衰老研究領(lǐng)域長期困擾的一個問題，即衰老啟動的“葉齡依賴”現(xiàn)象。
圖注：REF6基因調(diào)控葉齡表型
蒯本科教授課題組的博士研究生王曉磊和博士后高炯為本文共同第一作者，蒯本科教授為通訊作者。本研究工作得到了國家自然科學基金面上項目和上海市科委基金的資助。
全文鏈接：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008068
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