近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉耀光院士團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)新刊Plant Communications（影響因子8.625，生物1區(qū)）發(fā)表了題為“Rice OsUBR7 modulates plant height by regulating histone H2B monoubiquitination and cell proliferation”的研究論文（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100412）。

 

　　水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的糧食作物之一，同時(shí)也是單子葉植物基因組和遺傳學(xué)研究的模式生物。株高作為農(nóng)作物抗倒伏和高產(chǎn)育種的重要農(nóng)藝性狀，也是影響水稻產(chǎn)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(dá)調(diào)控及其作用機(jī)制，可以為完善水稻株高發(fā)育的分子機(jī)理和育種改良提供理論依據(jù)。在本研究中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的水稻半矮稈突變體osubr7以及相關(guān)基因OsUBR7，該基因編碼一個(gè)單泛素化修飾組蛋白H2B（H2Bub1）的E3泛素連接酶。H2Bub1是染色質(zhì)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(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。然而，H2Bub1在植物株高發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用仍然很少被研究。

 

　　本研究通過(guò)一系列生化實(shí)驗(yàn)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(xì)胞增殖和器官發(fā)育相關(guān)的基因位點(diǎn)的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子。在野生型水稻中，OsUBR7特異性結(jié)合某些染色質(zhì)區(qū)域的H2B并在K148處單泛素化修飾，此過(guò)程由OsUBC18充當(dāng)OsUBR7的特異性E2泛素結(jié)合酶。通過(guò)改變這些基因位點(diǎn)的染色質(zhì)狀態(tài)，維持正常轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞周期進(jìn)程以確保正常發(fā)育。然而，在osubr7突變體植株中，OsUBR7的功能喪失導(dǎo)致靶基因位點(diǎn)的H2Bub1水平降低，從而降低靶基因的表達(dá)水平。受到抑制的細(xì)胞周期進(jìn)程會(huì)導(dǎo)致節(jié)間變短，從而導(dǎo)致osubr7突變體的株高降低。OsUBR7所介導(dǎo)的這一新的植物H2Bub1修飾機(jī)制，不僅擴(kuò)展了UBR7家族在真核生物中的已知功能也可以作為未開發(fā)的表觀遺傳資源，用來(lái)改善作物的株型和抗倒伏性狀。

 

　　我校劉耀光院士和生命科學(xué)學(xué)院初志戰(zhàn)副教授為共同論文通訊作者。生命科學(xué)學(xué)院劉耀光院士課題組已畢業(yè)博士鄭洋誼為論文第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。