近日，足球比分网生命科学学院、国家重点实验室刘耀光院士团队在植物学新刊Plant Communications（影响因子8.625，生物1区）发表了题为“Rice OsUBR7 modulates plant height by regulating histone H2B monoubiquitination and cell proliferation”的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100412）。
水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一，同时也是单子叶植物基因组和遗传学研究的模式生物。株高作为农作物抗倒伏和高产育种的重要农艺性状，也是影响水稻产量的重要影响因素之一。因此，深入研究水稻半矮秆基因的表达调控及其作用机制，可以为完善水稻株高发育的分子机理和育种改良提供理论依据。在本研究中发现了一个新的水稻半矮秆突变体osubr7以及相关基因OsUBR7，该基因编码一个单泛素化修饰组蛋白H2B（H2Bub1）的E3泛素连接酶。H2Bub1是染色质中组蛋白的一种常见且重要的表观遗传修饰，与真核生物的基因转录活性的调节密切相关。然而，H2Bub1在植物株高发育中的调节作用仍然很少被研究。
图1. 水稻半矮秆突变体osubr7表型鉴定
本研究通过一系列生化实验证明了OsUBR7作为一种新的E3连接酶催化水稻H2B单泛素化，是许多与细胞增殖和器官发育相关的基因位点的表观遗传调节因子。在野生型水稻中，OsUBR7特异性结合某些染色质区域的H2B并在K148处单泛素化修饰，此过程由OsUBC18充当OsUBR7的特异性E2泛素结合酶。通过改变这些基因位点的染色质状态，维持正常转录和细胞周期进程以确保正常发育。然而，在osubr7突变体植株中，OsUBR7的功能丧失导致靶基因位点的H2Bub1水平降低，从而降低靶基因的表达水平。受到抑制的细胞周期进程会导致节间变短，从而导致osubr7突变体的株高降低。OsUBR7所介导的这一新的植物H2Bub1修饰机制，不仅扩展了UBR7家族在真核生物中的已知功能也可以作为未开发的表观遗传资源，用来改善作物的株型和抗倒伏性状。
图2. OsUBR7蛋白调控的功能模式图
足球比分网刘耀光院士和生命科学学院初志战副教授为共同论文通讯作者。生命科学学院刘耀光院士课题组已毕业博士郑洋谊为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和广东省自然科学基金等项目的资助。
文图/生命科学学院 初志战
