水稻半矮稈基因OsUBR7的作用機制獲揭示

　　近日，中國科學院院士、華南農業大學生命科學學院教授劉耀光團隊研究揭示水稻半矮稈基因OsUBR7的表達調控及其作用機制。相關研究發表于Plant Communications。劉耀光院士和初志戰副教授為該論文共同論文通訊作者。劉耀光團隊已畢業博士鄭洋誼為第一作者。

　　水稻是世界上最重要的糧食作物之一，同時也是單子葉植物基因組和遺傳學研究的模式生物。株高作為農作物抗倒伏和高產育種的重要農藝性狀，也是影響水稻產量的重要影響因素之一。因此，深入研究水稻半矮稈基因的表達調控及其作用機制，可以為完善水稻株高發育的分子機理和育種改良提供理論依據。

　　在本研究工作中，研究人員發現了一個新的水稻半矮稈突變體osubr7以及相關基因OsUBR7，該基因編碼一個單泛素化修飾組蛋白H2B（H2Bub1）的E3泛素連接酶。H2Bub1是染色質中組蛋白的一種常見且重要的表觀遺傳修飾，與真核生物的基因轉錄活性的調節密切相關。然而，H2Bub1在植物株高發育中的調節作用仍然很少被研究。

　　研究人員通過一系列生化實驗證明了OsUBR7作為一種新的E3連接酶催化水稻H2B單泛素化，是許多與細胞增殖和器官發育相關的基因位點的表觀遺傳調節因子。在野生型水稻中，OsUBR7特異性結合某些染色質區域的H2B并在K148處單泛素化修飾，此過程由OsUBC18充當OsUBR7的特異性E2泛素結合酶。通過改變這些基因位點的染色質狀態，維持正常轉錄和細胞周期進程以確保正常發育。

　　然而，在osubr7突變體植株中，OsUBR7的功能喪失導致靶基因位點的H2Bub1水平降低，從而降低靶基因的表達水平。受到抑制的細胞周期進程會導致節間變短，從而導致osubr7突變體的株高降低。OsUBR7所介導的這一新的植物H2Bub1修飾機制，不僅擴展了UBR7家族在真核生物中的已知功能也可以作為未開發的表觀遺傳資源，用來改善作物的株型和抗倒伏性狀。

　　相關研究工作得到了廣東省基礎與應用基礎研究重大專項基金、國家自然科學基金、嶺南現代農業實驗室項目和廣東省自然科學基金等項目的資助。