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植物株型发育 这些基因有新功能

作者:转载 日期:2020-07-16 11:04:00 点击数:

据中国农科院最新消息,该院蔬菜花卉研究所、深圳农业基因组研究所联合中科院生物物理所、美国加州大学戴维斯分校等6家单位,通过研究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,为深入认识作物株型发育的基因调控网络提供了重要依据。相关研究成果新近在线发表于《自然-植物(Nature Plants)》。

中国农科院蔬菜花卉所研究员、蔬菜功能基因组创新团队首席杨学勇介绍,设施栽培上,黄瓜需要吊蔓生长,不需要卷须的攀缘能力;卷须发育既竞争养分、又使得库容增大,所以需及时去除。而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,该团队发现了TEN通过直接调控乙烯的合成来控制卷须的形态和攀援。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。通过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学问题,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。



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