日前,華南農業大學生命科學學院、亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室研究員劉耀光和副研究員張群宇為共同通訊作者在國際著名生命科學期刊EMBO Reports在線發表研究論文,闡明染色質重塑在水稻抗病中的作用。
稻瘟病是影響全球水稻產量最嚴重的病害之一。劉耀光研究員領銜的研究小組利用全長cDNA抑制縮減雜交技術在水稻中分離到一個對稻瘟病菌侵染以及抗稻瘟病藥物(BIT)信號響應的染色質構型重塑因子基因家族(SNF2)成員BRHIS1。在正常生長發育的水稻幼苗中,BRHIS1與不依賴水楊酸(SA)信號調控的多個病害防御基因的啟動子區染色質的組蛋白變體H2A.Xa/Xb/3和H2B.7特異地結合,從而抑制這一類防御基因在正常生長發育狀態下的表達。
當植株感應到病源侵染信號時,BRHIS1基因表達下調,H2A.Xa/Xb/3 和H2B.7基因表達上調,從而改變防病基因啟動子區的染色質構型,增強這些組蛋白變體的單泛素化水平,迅速誘導防御基因的強表達,最終提高對稻瘟病菌的抗性。
該研究結果首次揭示了與植物生長發育相關的抗病表觀遺傳調控機制,證明植物防御基因啟動子區的染色質結構是以有利于其表達的形式編排的,但在正常生長狀態下只保持低水平表達,從而減少抗病性反應對細胞發育的負面作用(即抗性成本);當植物受到病原菌侵染時,這種染色質編排能快速響應而改變,迅速激活防御基因表達以啟動自身免疫機制。該成果對研究植物抗病防病的分子機理,保障糧食安全具有重要意義。
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