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水稻组蛋白H3K36甲基转移酶对植物生长发育的表观遗传学调控研究

水稻组蛋白H3K36甲基转移酶对植物生长发育的表观遗传学调控研究
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  • 批准号:30800629
  • 批准年度: 2008年
  • 学科分类:物质跨膜转运(C050202) |
  • 项目负责人:舒红兵
  • 负责人职称:暂无数据
  • 依托单位:复旦大学
  • 资助金额:0万元
  • 项目类别:重点项目
  • 研究期限:2009年01月01日 至 2011年12月31日
  • 中文关键词: 组蛋白;H3K36;甲基转移酶;发育;表观遗传学
  • 英文关键词:Epigenetics;rice;histone;methyltransferase;transcriptional regulation

项目摘要

中文摘要

近年来,表观遗传学研究成为生命科学的热点领域。组蛋白,作为染色体基本单位-核小体的核心组成部分,其修饰是重要的表观遗传学修饰之一。一般认为,组蛋白H3K4和H3K36的甲基化修饰与基因转录激活有关。然而关于它们的研究在植物中却相当有限,在水稻中更是一片空白。我们的主要研究对象SDG725,在体外具有H3K36专一性的甲基转移酶活性。通过RNAi及amiRNA方法,我们获得了多个SDG725功能缺失的水稻突变体。sdg725突变株表型多效,表现为植株整体矮小、包茎、剑叶夹角变小等。在sdg725突变株中,一些与油菜素内酯(BR)合成及与信号传导相关的基因在转录水平上发生改变。通过染色质免疫沉淀我们发现突变体中这些下调基因染色质区段的H3K36甲基化修饰发生了明显的下降,相对应的,SDG725与这些靶基因的结合也出现了下降。因而我们的研究首次报道了水稻中一个有活性的组蛋白H3K36甲基转移酶,并且揭示了组蛋白H3K36的甲基化修饰对于基因表达及其植物生长发育的重要作用。

英文摘要

Recently, study in chromatin modifications has become a hot research topic. Histones, as the structural core of the nucleosome, are subject to multiple types of covalent modifications. Histone lysine methylation plays an essential role in epigenetic regulation of gene expression in eukaryotes. While enzymes involved in the establishment of the repressive H3K9 and H3K27 methylation marks have been previously characterized, deposition and function of H3K4 and H3K36 methylations remain yet uncharacterized in rice. In this study, we report that rice SDG725 encodes a H3K36 methyltransferase and its down-regulation causes wide-ranging defects, including dwarfism, shortened internodes, erect leaves, and small seeds. These defects resemble the phenotypes previously described for some brassinosteroid (BR)-knockdown mutants. Consistently, transcriptome analyses revealed that SDG725-depletion results in down-regulation by more than two-fold of over a thousand of genes, including D11, BRI1 and BU1, which are known to be involved in BR biosynthesis or signaling pathways. Chromatin immuno-precipitation (ChIP) analyses showed that levels of H3K36me2/3 are reduced in chromatin at some regions of these BR-related genes in SDG725-knockdown plants and that SDG725 protein was able to directly bind at these target genes. Taken together, our data indicate that the SDG725-mediated H3K36 methylation modulates BR-related gene expression, playing an important role in rice plant growth and development.

结题摘要

近年来,表观遗传学研究成为生命科学的热点领域。组蛋白,作为染色体基本单位-核小体的核心组成部分,其修饰是重要的表观遗传学修饰之一。一般认为,组蛋白H3K4和H3K36的甲基化修饰与基因转录激活有关。然而关于它们的研究在植物中却相当有限,在水稻中更是一片空白。我们的主要研究对象SDG725,在体外具有H3K36专一性的甲基转移酶活性。通过RNAi及amiRNA方法,我们获得了多个SDG725功能缺失的水稻突变体。sdg725突变株表型多效,表现为植株整体矮小、包茎、剑叶夹角变小等。在sdg725突变株中,一些与油菜素内酯(BR)合成及与信号传导相关的基因在转录水平上发生改变。通过染色质免疫沉淀我们发现突变体中这些下调基因染色质区段的H3K36甲基化修饰发生了明显的下降,相对应的,SDG725与这些靶基因的结合也出现了下降。因而我们的研究首次报道了水稻中一个有活性的组蛋白H3K36甲基转移酶,并且揭示了组蛋白H3K36的甲基化修饰对于基因表达及其植物生长发育的重要作用。

评估说明

    国家自然科学基金项目“水稻组蛋白H3K36甲基转移酶对植物生长发育的表观遗传学调控研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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