[发明专利]组蛋白甲基转移酶SDG723调控水稻抽穗期中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及一个调控水稻抽穗期的组蛋白甲基转移酶基因

SDG723的分离克隆、功能验证和应用。

背景技术

组蛋白修饰是表观遗传调控的重要机制之一，核心组蛋白的功能在进化上高度保守，但是其结构却处于动态变化之中，其修饰不仅影响基因的表达活性，而且还会调节其转录活跃或者沉默状态的改变。组蛋白赖氨酸的甲基化是常见的组蛋白修饰，主要发生在组蛋白H3的赖氨酸4、9、14、27、36、79以及组蛋白H4的赖氨酸的20和59位上（Transcription regulation by histone methylation:interplay between covalent modification of core histone tails.Gene Dev,2001）。从整体染色体的动态变化而言，H3K4甲基化与常染色质相关。从基因的转录水平来讲，H3K4位点的甲基化常与基因的转录激活相关。酵母的DNA芯片结果显示，芽殖酵母里SET1基因的突变引起了组蛋白H3K4修饰的缺失，导致80%的基因表达被抑制（Boa S et al.,Saccharomyces cerevisiae Set1p is a methyltransferase specific for lysine4of histone H3and is required for efficient gene expression.Yeast，2003）。ATX1是拟南芥中与果蝇中TRX同源的基因，具有H3K4的甲基转移酶活性，参与拟南芥花器官发育的调节。在atx1突变体中，FLC的表达量下降，FLC染色质上的H3K4三甲基化修饰减少，而二甲基化程度没有变化（Alvarez-Venegas R et al.,ATX-1,an Arabidopsis homolog of trithorax,activates flower homeotic genes.Curr Biol,2003；Ste′phane Pien et al.,ARABIDOPSIS TRITHORAX1 Dynamically Regulates FLOWERING LOCUS C Activation via Histone3Lysine4Trimethylation.Plant Cell，2008）。这表明拟南芥中的ATX1基因是通过对FLC基因的H3K4三甲基化修饰来保持其激活状态，进而调节开花时间。

水稻中对组蛋白甲基转移酶的功能已有研究。SDG728是水稻组蛋白H3K9三甲基化酶，其通过调控反转座子基因区域的组蛋白三甲基化水平来影响DNA甲基化水平,进而调控反转座子的表达，维持水稻的基因组稳定，揭示了表观遗传调控在调节转座元件基因表达过程中的分子机制（Rice SUVH Histone Methyltransferase Genes Display Specific Functions in Chromatin Modification and Retrotransposon Repression.Molecular Plant，2010）。SDG725是水稻组蛋白H3K36甲基化转移酶，通过调控BR合成途径及信号传导途径的基因D11、BRI1和BU1的表达，对水稻的株高以及叶夹角进行调控（H3K36methylation is critical for brassinosteroid-regulated plant growth and development in rice.Plant Journal,2012）。SDG724是水稻组蛋白H3K36甲基转移酶，通过表观遗传调控OsMADS50和长日照开花素基因RFT1的表达，进而调控水稻长日照开花途径，使得该基因的突变体在长日照条件下抽穗期推迟(The histone methyltransferase SDG724mediates H3K36me2/3deposition at MADS50and RFT1and promotes flowering in rice.Plant Cell，2012)。

目前，H3K4组蛋白甲基转移酶对于水稻生长发育的影响还知之甚少。本发明通过遗传转化、分子生物学等实验揭示了SDG723在水稻抽穗期中的调控作用及应用。

发明内容