研究揭示H3K27me3和H3K36me3在冬小麦春化过程中的不同作用
春化作用是指植物需要长时间暴露在低温下才能开花的现象。这可确保越冬植物在适当的光照和温度条件下进行生殖生长,从而确保产量。
小麦主要分为冬小麦和春小麦,冬小麦需要春化才能开花,春小麦不需要春化,研究小麦的春化过程,了解其调控机制,对提高小麦品种的适应性具有重要意义。
中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军研究员领导的研究团队利用RNA-seq、ATAC-seq和CUT&Tag技术,对田间冬小麦在春化反应、维持和重置过程中的转录和染色质动态进行了分析。
该研究结果以“H3K27me3和H3K36me3在冬小麦春化反应、维持和重置中的独特作用”为题在线发表于《中国科学生命科学》。
研究表明,小麦春化主基因VRN1受抑制性H3K27me3和活性H3K36me3调控,且具有不同的模式。
研究人员利用CRISPR技术,分别构建了H3K27me3和H3K36me3“写入者”的突变体Tafie-cr-87和Tasdg8-cr-3/5,这些突变体表现出早花和晚花表型,并分别在春化反应、维持和重置过程中影响VRN1的表达,证明了H3K27me3和H3K36me3对VRN1的特定调控作用。
同样,拟南芥中关键的春化基因FLC也受H3K27me3和H3K36me3调控,但方式与VRN1完全相反。
鉴于VRN1和FLC之间这种镜像转录和组蛋白修饰模式,研究人员利用RNA-H3K27me3-H3K36me3模式鉴定出212个VRN1模式样基因和585个FLC模式样基因作为潜在的春化介导的开花调节因子。
其中,TaFUL3和TaTOE1含有与开花显著相关的序列变异,TILLING突变体表现出抽穗时间的改变,表明它们在开花调控中发挥作用。
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