東北地理所在水稻基本營養(yǎng)生長期分子調(diào)控機制上取得新進展
抽穗期是水稻的一個重要農(nóng)藝性狀，決定水稻品種的地域適應(yīng)性及季節(jié)適應(yīng)性。抽穗期的長短由品種的感溫性、感光性和基本營養(yǎng)生長性決定，一直是水稻育種工作者關(guān)注的重點。中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所方軍研究團隊早期從一個長營養(yǎng)生長期突變體（lvp1）中發(fā)現(xiàn)組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SDG724通過對下游靶基因MADS50和RFT1位點的H3K36me2/3修飾調(diào)控水稻抽穗期（The Plant Cell, Sun et al., 2012）。隨后，他們在秈稻中鑒定出一個顯性早熟基因Ef-cd，該基因能夠使中秈抽穗期提前10天以上而不減產(chǎn)，闡釋了早熟和高產(chǎn)的分子機制（PNAS, Fang etal.,2019）。然而，目前關(guān)于水稻抽穗期的研究仍主要集中在光周期途徑上，對基本營養(yǎng)生長期、感溫性調(diào)控機制的認識還十分有限。
近日，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水稻分子育種學(xué)科組方軍研究團隊在Journal of Genetics and Genomics上在線發(fā)表了題為“OsASHL1 and OsASHL2, two members of the COMPASS-like complex, control floral transition and plant development in rice”的研究論文，研究人員利用分子、遺傳等手段，發(fā)現(xiàn)并證明水稻COMPASS-like復(fù)合物通過影響下游OsVIL4位點的H3K4三甲基化水平來調(diào)控其表達，進而調(diào)控水稻基本營養(yǎng)生長期，為水稻抽穗期的研究提供了新思路和新見解。該研究以催化組蛋白H3K4甲基化的多蛋白復(fù)合物COMPASS-like復(fù)合物的組分OsASHL1、OsASHL2、OsRBL、OsWDR5a為切入點，體內(nèi)外實驗確認了他們之間的相互作用。利用CRISPR-Cas9技術(shù)獲得osashl1 osashl2雙突變體，多種條件下的表型考察確定osashl1 osashl2雙突變體的基本營養(yǎng)生長期與光周期敏感期均延長，進而呈現(xiàn)晚花表型。進一步研究發(fā)現(xiàn)，osashl1 osashl2雙突變體中基本營養(yǎng)生長期正調(diào)控因子OsVIL4區(qū)H3K4三甲基化水平顯著降低，致使其轉(zhuǎn)錄水平降低，進而延長基本營養(yǎng)生長期。綜合以上結(jié)果，提出OsASHL-COMPASS-like-OsVIL4調(diào)控水稻基本營養(yǎng)生長期的新途徑，這不僅是對水稻抽穗期調(diào)控機制的一個重要補充，也為水稻育種實踐中營養(yǎng)生長和生殖生長的平衡提供了一個新思路。
圖1 OsASHL-COMPASS-like復(fù)合物調(diào)控水稻成花轉(zhuǎn)變模式圖
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士生趙廣欣為該論文第一作者，方軍研究員為通訊作者。相關(guān)工作得到中科院先導(dǎo)項目（XDA24020301）、國家區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金（U20A2025）等項目聯(lián)合資助。
論文信息如下：
Guangxin Zhao, Jingying Wang, Xi Chen, Hanjing Sha, Xin Liu, Yunfei Han, Guankai Qiu, Fantao Zhang, Jun Fang. (2022). OsASHL1 and OsASHL2, two members of the COMPASS-like complex, control floral transition and plant development in rice. Journal of Genetics and Genomics. https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.02.026
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