| EN
当前位置:首页 > 最新动态

最新观点| OsUBR7通过调节组蛋白H2B单泛素化和细胞增殖来调节株高

作者:仪香国、张娟

水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一,矮化的作物具有适宜的株高从而极大程度地提高了抗倒伏能力,同时能够高效利用光照和水分进而最终提高产量。本研究发现矮秆基因OsUBR7 编码一种新的E3泛素连接酶催化水稻H2B单泛素化,调控细胞增殖和器官发育,从而影响水稻株高。

近日,华南农业大学刘耀光院士团队在Plant Communications上发表了题为“Rice OsUBR7 modulates plant height by regulating histone H2B monoubiquitination and cell proliferation”的研究论文。该研究发现了一个新的水稻半矮秆突变体osubr7 并对其相关基因OsUBR7 进行了研究,该基因编码一个单泛素化修饰组蛋白H2B(H2Bub1)的E3泛素连接酶。H2Bub1是染色质中组蛋白的一种常见且重要的表观遗传修饰,与真核生物基因转录活性的调节密切相关。

image.png

本论文通过基因编辑(CRISPR/Cas9)获得了一个新的水稻半矮秆突变体,通过遗传性分析及细胞学观察证明该表型由隐性单基因控制,其株高降低主要由节间细胞数量减少所致(图1)。除株高降低外,突变体还表现出一定的粒长、粒宽缩短,叶长减小,分蘖数增加等多种性状,进而通过一系列生化实验证明了OsUBR7作为一种新的E3连接酶催化水稻H2B单泛素化。OsUBR7与组蛋白相互作用并在赖氨酸148处单泛素化 H2B (H2Bub1),并与 E2 偶联酶 OsUBC18 配位。在野生型水稻中,OsUBR7特异性结合某些染色质区域的H2B并在K148处单泛素化修饰,此过程由OsUBC18替代OsUBR7的特异性E2泛素结合酶。通过改变这些基因位点的染色质状态,维持正常转录和细胞周期进程以确保正常发育。然而,在osubr7 突变体植株中,OsUBR7的功能丧失导致靶基因位点的H2Bub1水平降低,从而降低靶基因的表达水平。受到抑制的细胞周期进程会导致节间变短,从而导致osubr7 突变体的株高降低(图2)。


image.png

图1  osubr7  表型鉴定

image.png

图2  OsUBR7蛋白功能模式图


综上所述,该研究发现了一个新的水稻半矮秆基因OsUBR7 ,它编码E3泛素连接酶,并证明OsUBR7可以单泛素化 H2B,与E2结合酶OsUBC18进行配位,对多个染色质位点进行修饰,从而使细胞周期相关基因和多效基因表达,调控水稻株高。该研究为改善植物株型及抗倒伏性提供了新方向,也为作物品种改良增新的基因资源。

该研究是华南农业大学刘耀光院士课题组已毕业博士郑洋谊为论文第一作者,刘耀光院士和初志战副教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和广东省自然科学基金等项目的资助。


原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100412


电话:010-62993788 邮箱:lss@ziiab.cn 版权所有©北京中智生物农业国际研究院 地址:北京市平谷区峪口镇峪达大街1号院 京ICP备20027069号-1