陕西
转座子（Transposable Element, TE） 是真核细胞基因组的重要组成成分，包含非编码的DNA序列，可以自我复制并遍布于基因组上。因其可以在基因组上移动位置因此被形象的称为“跳跃基因”，著名的诺贝尔奖生理医学奖得主美国遗传学女科学家Barbara McClintock因为玉米花青素基因表达受到“跳跃基因”调控导致花色玉米的发现于1983年被授予诺奖。转座子的跳跃改变基因组的结构，激活或者抑制基因的表达，从而影响物种的进化。转座子根据其来源以及插入方式的不同分为类型I的逆转座子（retrotransposon）和类型II的DNA转座子（DNA transposon）。其中类型II的DNA转座子根据其切割和粘贴机制的不同又分为短末端反向重复（Short Terminal Inverted Repeats, TIRs）和目标位点重复（Target Site Duplications, TSDs）两个亚类。微型反向重复转座子原件（Miniature Inverted Repeat Transposable Elements, MITEs）是植物中一类主要的转座子，其属于短末端反向重复（Short Terminal Inverted Repeats, TIRs）亚类，根据其插入和粘贴位点的重复序列不同分为Tourist-like MITEs以及Stowaway-like MITEs。在水稻中微型反向重复转座子原件MITE被报道通过调控基因的表达影响水稻的株型（株高、分蘖）以及粒型、粒数进而控制产量。研究转座子对水稻株型、粒型以及产量的调控和不同稻米品种亚群分化的影响对稻米品质和产量的遗传改良有重要的指导意义。
近日，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室、湖北洪山实验室李一博教授团队在Journal of Experimental Botany在线刊登了题为“Insertion of a miniature inverted-repeat transposable element (MITE) into the promoter of OsTCP4 results in more tillers and a lower grain size in rice” 的研究论文。该研究通过DNA免疫沉淀质谱技术（DNA pull down-MS）以及全基因组关联分析GWAS发现了一个与稻米粒型和品质相关的转录因子TCP4，粳稻品种中该基因启动子区337bp的Tourist-like MITE插入显著抑制了TCP4基因的表达，而籼稻品种中该基因启动子区MITE却是缺失的。
该基因启动子区的大片段变异能够将水稻533微核心种质显著分为两个亚群。进一步研究发现一个Tourist-like MITE插入到粳稻品种亚群（TCP4M+）该基因的启动子区并显著抑制TCP4基因的表达，而MITE缺失的籼稻品种亚群（TCP4M-）表现出该基因的高表达。水稻体内ChIP-qPCR以及体外EMSA实验均证实了TCP4转录因子结合下游靶基因SSIIa以及Amy3D的启动子。将TCP4M+基因组序列通过遗传转化互补到TCP4M-品种中导致下游靶基因SSIIa表达下调使得水稻表现出分蘖数增加以及稻米粒长的减小。
Tourist-like MITE转座子在TCP4启动子区的插入影响TCP4基因在籼粳稻亚群的分化并调控该基因的表达进而影响水稻的分蘖数以及粒型。337bp的Tourist-like MITE转座子的插入导致主要粳稻代表型品种日本晴(Nipponbare)以及中花11（ZH11）TCP4启动子区甲基化程度升高抑制TCP4基因的表达使得分蘖数减少，粒型变小。而Tourist-like MITE转座子在籼稻代表型品种明恢63（MH63）以及珍汕（ZS97）的缺失使得TCP4基因表达量提高从而增加水稻分蘖数以及粒长。
华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室/生命科学技术学院、湖北洪山实验室博士后张慧为该论文的第一作者，李一博教授以及湖北大学副教授李明为论文的共同通讯作者，华中农业大学为第一单位。相关工作得到了国家自然科学基金以及华中农业大学百川博士后计划的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/jxb/erad467
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