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植物株型发育新机制 揭示如何调控基因表达
发表日期:2020/7/17 来源:托普云农 浏览次数:699次

  7月13日,《自然—植物(Nature Plants)》在线发表了中国农业科学院蔬菜花卉研究所、深圳农业基因组研究所、中科院生物物理所、加州大学戴维斯分校等6家单位合作研究的关于作物株型发育基因表达调控的研究成果。研究发现黄瓜卷须发育的身份基因TCP家族的转录因子—TEN调控黄瓜卷须发育和运动的分子机制,揭示了基因内部结合的转录因子如何调控基因表达,为深入认识株型发育的基因调控网络提供了重要的突破。
 
  设施栽培上,黄瓜需要吊蔓生长,不需要卷须的攀缘能力。卷须发育使得库容增大、竞争养分,需及时去除卷须,促进黄瓜健康生长坐果。人工去除卷须费时费工,因此培育适合轻简化栽培的无卷须品种,成为黄瓜株型改良的重要方向。该团队前期研究克隆了控制卷须发育的身份基因TEN,并揭示了黄瓜卷须同源器官是侧枝。
 
  TEN属于TCP家族中CYC/TB1类的转录因子,通过对TEN调控卷须的形态发育和运动能力的分子机制的研究,编辑们发现了TEN通过直接调控乙烯的合成来控制卷须的形态和攀援。该团队研究发现,TEN是一个新型的多功能转录因子,其C端负责结合到下游靶标的基因内增强子上,其N端结构域是一类全新的组蛋白乙酰转移酶,主要乙酰化修饰组蛋白H3的球体区域,维持染色质开放,从而激活靶标基因表达。CYC / TB1类转录因子在作物株型调控中起着核心作用,例如关键的驯化基因TB1通过抑制分蘖的形成,促使大刍草过渡到玉米。
 
  该团队发现TEN在玉米中的同源基因TB1,通过相同机制结合到关键靶标的基因内增强子激活基因表达,从而揭示了CYC/TB1类转录因子保守表达调控新机制。该团队进一步分析人类中增强子结合转录因子—HSF-1和ERα的全基因组结合数据,推测在真核生物中,组蛋白球体区域乙酰化可能是基因内部增强子表达调控的一个保守机制。该研究揭示了基因内部结合的转录因子如何调控基因表达的基础科知识题,也对深入了解其在腋芽发育中的功能并应用于作物株型改良具有重要意义,并可以直接用于黄瓜轻简化栽培的品种设计。
 
  据了解,该项研究是蔬菜花卉所杨学勇团队、基因组所闫健斌团队和黄三文团队协同创新的成果,得到了国家自然科学重点基金、国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划等项目资助。
 
(单位:中国农业科学院蔬菜花卉研究所,中国农业科学院深圳农业基因组研究所 )
(来源:光明网)

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