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科研进展| 基因组所协同创新研究发现植物株形调控新机制

来源: 发布者: 时间:2020年07月14日

  ​7月13日,国际学术期刊《自然-植物(Nature Plants)》在线发表了中国农业科学院农业基因组研究所(以下简称“基因组所”)与中国农业科学院蔬菜所等单位的协同创新研究成果。这篇题为“Regulation of plant architecture by a new histone acetyltransferasetargeting gene bodies”的研究成果,通过研究TCP家族的CYC/TB1类转录因子—黄瓜卷须身份基因TEN调控卷须发育和运动的分子机制,为基因内部结合的转录因子是如何调控基因表达这一基础的科学问题提供了一个重要的解答。

    

  在真核生物中,许多重要的发育相关的转录因子被发现能够结合到基因内部。目前,转录因子结合启动子或远端的增强子调控基因转录的机制已经比较清楚,但其结合到基因内部调控基因表达的分子机制却知之甚少。研究团队先是研究克隆了控制黄瓜卷须发育的身份基因TEN,并揭示了黄瓜卷须的同源器官是侧枝——这一曾经困扰达尔文的植物发育学谜题。  

  接着,通过对TEN调控卷须的形态发育和运动能力的分子机制研究,研究团队揭示了TEN通过直接调控乙烯的合成来控制卷须的形态和攀援。研究发现,TEN是一个新型的多功能转录因子,其C端负责结合到下游靶标的基因内增强子上,其N端结构域是一类全新的组蛋白乙酰转移酶,主要乙酰化修饰组蛋白H3的球体区域,维持染色质开放,从而激活靶标基因表达。TCP家族的CYC / TB1类转录因子在作物株型调控中起着核心作用。该团队通过分析TEN在玉米中的同源基因TB1,发现TB1通过相同的机制结合到关键靶标的基因内增强子激活基因表达;因此揭示了CYC/TB1类转录因子的表达调控新机制。

  

  TEN binds to intragenicenhancers of its target genes  

  进一步针对人类中增强子结合转录因子—HSF-1和ERα的全基因组结合数据进行分析,研究人员推测,在真核生物中,组蛋白球体区域乙酰化有可能是基因内部增强子表达调控的一个保守机制。该研究成果为揭示转录因子结合到基因内部如何调控基因表达的科学问题提出了新的见解,也为深入认识株型发育的基因调控网络提供了重要的突破,并可直接用于培育轻简化栽培的黄瓜新品种。  

  该论文的第一作者中国农科院蔬菜花卉研究所杨学勇研究员、基因组所闫健斌研究员和西北农林科技大学毕业博士生张震。通讯作者为基因组所黄三文研究员。该研究得到了国家自然科学重点基金、国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划等项目的资助。

  

  原文链接:https://doi.org/10.1038/s41477-020-0715-2

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