以染色质修饰剂为中心的途径表明作物产量更高
染色质是 DNA 和蛋白质的复合物，构成真核细胞核中的遗传物质。染色质修饰剂是一种蛋白质或蛋白质复合物，可以化学修饰染色质的结构。染色质修饰剂在调节基因(DNA 链片段)的表达以及其他染色质相关过程中发挥着至关重要的作用。这些修饰剂主要通过在组蛋白(染色质内的一种蛋白质)或 DNA 本身中添加或减去化学基团来发挥作用。
在操纵植物基因表达(例如谷物大小或抗旱性等)的科学努力中，了解染色质修饰剂的影响是一个重要的研究途径。
中国科学院植物研究所宋先研究员团队在研究水稻细胞核中影响籽粒大小的三元蛋白复合物时发现，调控遗传基因转录的转录因子bZIP23 DNA 信息转化为 RNA，是三元复合物的一部分 - 将染色质修饰组蛋白乙酰转移酶 HHC4 招募到 DNA 上的特定启动子上。此外，他们发现 HHC4 和接头蛋白 ADA2 进一步增强了靶基因的 bZIP23 反式激活。
研究人员还表明，HHC4 被 GSK3 样激酶 TGW3 磷酸化，这会对三元复合物的功能引发一系列负面影响。
这些研究结果发表在《发育细胞》杂志上，有助于更深入地了解晶粒尺寸的表观遗传调控。
宋教授之前的一项研究表明，GRAIN WEIGHT 6a ( GW6a ) 编码一种新鉴定的组蛋白乙酰转移酶 (OsglHAT1)，该酶是籽粒大小和水稻产量的正调节因子。
“在这项研究开始时，我们在 2、3、4 和 7 号染色体上鉴定了 OsglHAT1 的 5 个同源物(因此命名为 HHC)，并试图研究这些同源物是否也调节籽粒大小，”沉少岩博士首先说道。该研究的作者。“有趣的是，HHC4调节颗粒大小，但采用与 GW6a 不同的细胞学机制。 ”
使用一系列分子生物学技术，包括染色质免疫沉淀结合高通量测序 (ChIP-seq) 和免疫沉淀后质谱 (IP-MS)，bZIP23 被证明可以直接与 HHC4 相互作用。
bZIP23基因因其在水稻抗盐性、抗旱性以及种子活力方面的作用而被表征;然而，它是否可以调节颗粒大小尚不清楚。研究人员随后发现，bZIP23的过度表达显着增加了水稻籽粒尺寸，并且bZIP23和HHC4共同靶向并协同激活了多个籽粒尺寸正调节因子的表达。
此外，研究人员发现HHC4、ADA2和bZIP23相互作用，产生的三元复合物有利于ADA2和HHC4对靶基因bZIP23反式激活的加性增强。
同时，酵母双杂交(Y2H)筛选显示GSK3样激酶蛋白TGW3也与HHC4相互作用。此外，研究人员发现HHC4直接被TGW3磷酸化。
突变分析表明HHC4的两个丝氨酸残基(S189和S190)是TGW3磷酸化的主要位点。
与含有模拟磷酸化和非磷酸化 HHC4 版本的转基因水稻植物的成熟籽粒进行比较表明，磷酸化参与了籽粒大小的控制。
随后的实验数据表明，磷酸化会产生许多负面影响，例如HHC4的蛋白质稳定性、与bZIP23的相互作用以及bZIP23对靶基因的反式激活。
此外，研究人员表明，在田间试验中， HHC4过表达和TGW3敲除均可使水稻籽粒产量显着提高高达 24%。
总体而言，这些发现揭示了以前未知的以染色质修饰剂为中心的水稻籽粒大小调控途径，并为高产作物育种计划提供了有用的遗传资源。
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