南京農業大學最新PlantCell文章

　　來自南京農業大學，中國農業科學院等處的研究人員首次報道了表觀遺傳修飾對水稻株高和花器官發育的重要作用，揭示了DNA甲基化和組蛋白修飾之間的關聯，為進一步研究表觀遺傳修飾對水稻生長發育的調控機制奠定基礎。相關成果公布在植物學權威期刊The Plant Cell雜志上。

　　文章的通訊作者是南京農業大學萬建民教授，第一作者為張立國博士，萬建民教授長期從事水稻種質創新、基因定位、克隆和品種選育等研究已發現并精細定位了水稻廣親和基因，水稻休眠性基因等種基因，其研究組今年7月也曾在The Plant Cell雜志上發表了水稻花粉半不育研究成果。

　　水稻秈粳亞種間雜種優勢強大，一般比亞種內雜交水稻產量潛力高10-30%，但秈粳亞種間雜種存在半不育、超親晚熟和株高超親等問題，嚴重影響其在生產上的利用。

　　在這篇文章中，研究人員發現一個顯性矮稈突變體Epi-df具有較強的降稈能力，這將有望在水稻秈粳雜種優勢利用中解決F1代株高偏高問題。研究人員經圖位克隆發現Epi-df編碼一個包含7個WD40結構域的FIE1蛋白。FIE1參與水稻組蛋白H3K27me3的修飾，同時自身受表觀抑制標記 DNA甲基化和組蛋白H3K9me2的調控，從而表現出胚乳特異性表達特性。

　　而在Epi-df中，FIE1基因的啟動子和5’端發生了DNA去甲基化，H3K9me2減少和表觀激活標記H3K4me3增加，從而使FIE1異位表達，并導致基因組水平上H3K27me3修飾的改變，導致水稻株高降低并伴隨一定程度的花器管變異。

　　表觀遺傳學是研究基因的核苷酸序列不發生改變的情況下，基因表達了可遺傳的變化的一門學科。表觀遺傳主要通過DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質重塑和非編碼RNA調控等方式控制基因表達。表觀遺傳調控是基因表達調控的重要組成部分，已成為當前研究的熱點。

　　目前，僅有極少數的自發表觀突變體被發現，例如DNA過甲基化突變體clk、Epi-dwarf1、lcyc、以及Cnr; 而DNA去甲基化突變體目前僅發現一例，即擬南芥fwa突變體。在禾本科植物尤其是重要作物中還未有DNA去甲基化突變體的報道。

　　今年7月，這一研究組也從分子水平揭示了引起水稻花粉半不育的分子機理，闡述了一種基因在花粉發育中的地位，利用該基因及其分子標記可為水稻雜種優勢利用提供理論指導和分子育種的基礎。

　　研究人員通過基因的精細定位和圖位克隆，結合基因組測序和相關功能分析，表明w207-2半不育是由于OsKinesin-1基因(pss1)中一個單堿基的突變造成了其編碼的驅動蛋白中與微管結合相關的一個關鍵氨基酸的改變，導致其微管結合活性的部分喪失，進而導致其減數分裂過程中染色體運動的聯會、分離等過程不能正常進行，造成部分花粉缺失1條或多條染色體，并在單核期逐漸開始退化為沒有任何內容物的空殼花粉，最終表現出花粉半不育，同時花粉半不育可能影響了花藥的開裂性，間接造成了w207-2的低結實率。PSS1是一個新的Kinesin-1家族的成員，這項研究在被子植物中首次報道了該家族基因的生物學功能。

　　作者簡介：

　　萬建民教授，博士生導師。長期從事水稻種質創新、基因定位、克隆和品種選育等研究。先后承擔日本國家水稻育種攻關項目“21世紀水稻育種計劃”和日本水稻基因組項目、國家863、973、國家自然科學基金、轉基因專項、科技成果轉化等多項科研項目。重點圍繞水稻優質、高產、抗病蟲、抗逆等性狀，發掘新基因并進行育種利用，建立和完善分子設計高效育種體系，培育具市場競爭力的優質水稻新品種。已發現并精細定位了水稻廣親和基因9個，水稻休眠性基因4 個，耐貯藏基因3個，耐直播特性(莖粗和根粗)基因各1個和抗倒伏基因1個，新的谷蛋白基因3個等，并向國際植物基因命名委員會申請登錄成功。目前已成功克隆了谷蛋白GluB-4、GluB-6、二硫鍵異構酶、黃綠葉基因、花粉半不育基因、水稻液泡加工酶基因、OsRab5a等基因，并進行了相關功能研究。培育水稻新品種5個，其中寧粳1號于2004年通過江蘇省農作物品種委員會審定，由于其高產穩產、矮桿抗倒、抗病性強、米質優，適口性好、易種植，風險小等優點，已在江蘇泰州、揚州、南通、無錫、南京、鎮江等地以及安徽、上海等適宜地區累計推廣1000多萬畝，成為長江中下游主栽的粳稻品種;協優 107在云南永勝創造畝產1287公斤的水稻單產世界最新紀錄。目前參試品種(組合)有8個。獲得新品種權5項，申請新品種權7項。獲得授權ZL3項，申請ZL5項。獲中國高校自然科學一等獎1項，省部級科技進步二等獎3項，中國農科院科技進步二等獎2項。在國內外核心學術期刊發表論文170余篇，其中在 Plant Physiol.、TAG、Planta、PMB 等SCI論文48篇，出版專著3部。

　　現兼任中國作物學會常務副理事長，中國農業生物技術學會副理事長，中國遺傳學會理事，中國植物學會理事，中國農科院學術委員會委員, 中國水稻所兼職教授及學術委員會委員等職。