陕西
水稻是全球最重要的粮食作物之一，为超过半数人口提供主食。种子大小和重量是决定水稻产量的核心性状，因此挖掘种子大小关键调控因子，解析其分子机制，将为高产育种提供理论基础和分子靶点。表观遗传修饰因子、转录因子等参与基因的转录和表达调控，在种子生长发育中发挥重要作用。然而，在转录调控途径中，表观遗传修饰因子、中介体复合体与转录因子如何协同调控种子大小和产量的分子机制仍不清楚。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海团队与海南大学罗跃华教授合作在PNAS发表题为“The Mediator subunit OsMED23 associates with the histone demethylase OsJMJ703 and the transcription factor OsWOX3A to control grain size and yield in rice”的研究论文，揭示了转录抑制复合体OsJMJ703-OsMED23-OsWOX3A调控水稻种子大小与产量的新机制。
研究团队获得一系列水稻种子大小发生变化的突变体，其中 ng1 和 ng2 突变体表现出种子变小、植株矮化及叶片变窄的表型。 NG1 和 NG2 分别编码细胞核定位的中介体复合体亚基OsMED23和H3K4去甲基化酶OsJMJ703。OsMED23与OsJMJ703在生化上能直接互作，并在遗传上位于同一通路调控种子大小和重量。进一步研究发现，OsJMJ703-OsMED23与转录因子OsWOX3A互作，并形成一个三元调控模块，通过结合种子大小和重量关键基因 GW2 和 OsLAC 的启动子区域，降低H3K4me3修饰水平进而抑制其表达。田间试验表明，过量表达 OsMED23 或 OsJMJ703 的转基因植株水稻种子大小和重量显著增加，小区产量提高15.2%-18.9%。该研究首次揭示了组蛋白修饰因子、中介体复合体与转录因子协同调控种子大小和产量的新机制，为作物高产分子设计育种提供了新靶点。
图. 转录抑制复合体OsJMJ703-OsMED23-OsWOX3A调控水稻种子大小和产量
李云海团队已毕业博士生黄洛将（现任海南大学副教授）、联合培养博士生方娜、团队早期工作人员张丽敏（现任内蒙古大学教授）和已毕业博士生徐冉（现任海南大学教授）为共同第一作者，李云海研究员和罗跃华教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划等项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1073/pnas.2419464122
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