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《中国农业科学院》 2017年
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锌指蛋白ZOS9-19调控水稻抽穗期的机制研究

李超男  
【摘要】:抽穗期是决定水稻产量和适应性的重要农艺性状之一,对抽穗期调控途径的研究能够为育种实践提供强有力的理论基础。本研究通过筛选水稻转录因子转基因库,鉴定出一个水稻抽穗期负调控基因ZOS9-19,该基因编码一个C2H2锌指蛋白。当过表达该基因时,水稻抽穗期明显延迟,而将该基因敲除,水稻抽穗期显著提前。通过对ZOS9-19及其蛋白的基本性质分析可知该基因呈组成型表达模式,同时其表达具有节律性;ZOS9-19定位在细胞核中,不具有转录激活活性。通过对ZOS9-19的转基因材料中已知抽穗期相关基因的表达水平进行检测,发现ZOS9-19位于Ehd1上游,独立于Hd1负调控水稻抽穗期。进一步研究发现ZOS9-19能够直接结合Ehd1的启动子区,进而对Ehd1进行直接调控。为了深入研究ZOS9-19的作用机制,我们利用酵母双杂交筛库获得了一个ZOS9-19的互作蛋白精氨酸甲基转移酶OsPRMT4,并对该互作进行了植物体内和体外验证。由于目前还没有关于水稻精氨酸甲基转移酶生物学功能的相关报道,我们首先对OsPRMT4是否参与抽穗期的调控进行了研究,结果显示OsPRMT4对水稻抽穗期也具有负调控作用。通过对OsPRMT4转基因材料中抽穗期相关基因的表达水平检测发现OsPRMT4同样位于Ehd1上游,独立于Hd1起作用。通过组蛋白甲基化水平检测发现OsPRMT4对水稻组蛋白的H3R2和H3R17的非对称甲基化具有催化作用,进一步ChIP实验结果显示OsPRMT4过表达材料中Ehd1组蛋白H3R2me2a水平升高。由此推测,ZOS9-19通过与Ehd1启动子区直接结合,招募OsPRMT4催化Ehd1组蛋白H3R2me2a,进而调节Ehd1的转录,实现对水稻抽穗期的负调控作用。本研究鉴定出一个新的水稻抽穗期调控因子ZOS9-19,该因子通过直接调节Ehd1的表达进而调控水稻抽穗期;同时该研究还首次揭示了精氨酸甲基转移酶对水稻抽穗期的调控作用及分子机制,对深入揭示水稻抽穗期调控的机制具有重要意义。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士后
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S511

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