种子成熟基因表达的表观遗传调控

【作者】 周毅； 陈琛； 谭斌； 李陈龙； 傅国花； 黄上志；

【机构】 中山大学生命科学学院/广东省植物资源与利用重点实验室；

【摘要】 种子成熟基因(seed maturation gene)是指种子贮藏蛋白(seed storage protein,SSP)和控制脂肪(lipid)积累的只在种子发育中特异表达,而在根、茎、叶等营养器官中不表达的基因。长期以来,种子贮藏蛋白基因作为种子成熟的分子标记,为研究组织特异基因表达调控模式提供了一个良好的系统。种子成熟基因除了其种子特异表达的特性外,其在种子成熟中的高表达量是其他基因无法比拟的。本研究组从表观遗传的角度开展种子成熟基因表达的调控机制。以不同发育时期的花生种子为实验材料,利用ChIP技术测定在真实的种子发育中油质蛋白基因(AhOleo17.8、AhOleo18.5)和花生球蛋白基因(Ara h3)表达时的组蛋白乙酰化和组蛋白丢失情况。实验结果表明,在成熟早期胚(花生果针入土后20天)中,上述基因的表达水平相对较低,在启动子近端区以及紧邻的编码区的组蛋白乙酰化水平比启动子远端区和营养组织中相同基因启动子近端区以及紧邻的编码区的高,而成熟早期胚上述基因启动子近端区以及紧邻的编码区的组蛋白部分丢失;在成熟后期胚(花生果针入土后50天)中,上述基因的表达水平大幅度提高,在启动子近端区以及紧邻的编码区的组蛋白乙酰化水平几乎检测不到,而成熟后期胚上述基因启动子近端区以及紧邻的编码区的组蛋白几乎全部丢失。组蛋白丢失和组蛋白乙酰化作为染色质重塑的重要形式在种子成熟基因表达中起重要作用,这对于种子成熟表观遗传研究来说是一个具有里程碑意义的发现。但植物中哪些基因或染色质因子与种子成熟中组蛋白丢失有关?哪些组蛋白乙酰化酶参与了种子成熟基因表达的调控?它们的功能和机理如何?与它们相互作用的蛋白及基因网络又如何?这是本研究组重点关注和将要报告的内容。更多还原