扬州大学硕士研究生发表Plant Cell

近日，扬州大学陈忱教授课题组在《The Plant Cell》期刊发表了题为“Maternally expressed OsFERTILIZATION INDEPENDENT ENDOSPERM1 regulates seed dormancy and aleurone development in rice”的研究论文，揭示了水稻中表观遗传调节因子OsFIE1通过组蛋白H3K27me3修饰抑制植物激素赤霉素（GA）的生物合成调控种子休眠和糊粉层发育的新机制。

休眠是植物环境适应的重要机制，能够确保种子在适宜的环境条件下才开始萌发生长。在农作物驯化和遗传改良过程中，休眠特性是重要的选择性状之一。休眠过强会导致种子萌发不整齐，过弱则会增加作物发生穗发芽的风险，影响高产稳产。

在课题组前期研究基础上，该研究发现水稻胚乳特异表达基因OsFIE1可以正调控种子休眠，OsFIE1突变能够导致水稻发生严重穗发芽。实验表明，osfie1休眠缺陷是由于GA生物合成相关基因的组蛋白H3K27me3修饰水平降低，从而促进了GA在胚乳中过度积累。在osfie1背景中破坏GA合成基因OsGA20ox1的功能可以显著缓解osfie1休眠缺陷。

该研究还发现OsFIE1可以通过调控GA在籽粒中的积累影响水稻种子糊粉层细胞的分化。在osfie1背景下敲除OsGA20ox1能够显著降低osfie1的糊粉层增厚表型。有趣的是，osfie1;osga20ox1双突变体的糊粉层厚度并没有完全恢复到野生型水平，这可能是由于糊粉层分化关键正调控基因OsCR4在osfie1中H3K27me3修饰缺失，导致其表达被显著激活引起的。

水稻糊粉层中富含蛋白质、脂肪、维生素、膳食纤维和矿质元素等多种营养物质，增加糊粉层厚度可以显著提高稻米营养品质。因此，osfie1可以作为培育高营养品质稻米的潜在基因资源，但如何平衡好休眠特性与营养品质之间的矛盾是今后研究的重点。

扬州大学博士后成晓俊、已毕业硕士研究生张素、中国水稻所鄂志国副研究员和我院青年教师杨宗举为该论文共同第一作者，陈忱教授为该论文的通讯作者。此外，我院刘巧泉教授、李钱峰教授、周勇教授和南京农业大学黄新元教授也参与了该论文的研究工作。该研究得到国家自然科学基金、江苏省农业自主创新项目等基金资助。

来源：扬州大学