2023年10月28日

作科所揭示核孔蛋白调控植物开花时间新机制

作者 admin

10月25日,中国农业科学院作物科学研究所作物基因组选择育种创新团队与之江实验室等研究单位合作研究,解析了核孔蛋白Nup107-160 亚复合物作为开花抑制因子FLC染色质修饰的平台参与植物开花时间调控的机制。该研究进一步完善了植物开花调控网络,并为作物花期调控提供了潜在靶基因。相关研究成果发表在《植物细胞(The Plant Cell)》上。鉴于此项研究成果在植物细胞领域的创新性,杂志同期发表评论文章对该成果进行了介绍和推荐。

传统的观点认为核孔蛋白主要作为结构蛋白镶嵌在核膜上,参与核质间大分子物质的运输过程。近年来,越来越多的证据表明,动物和酵母的核孔蛋白在基因表达调控、基因组稳定性和核蛋白稳定性方面发挥着重要作用,但植物核孔蛋白在这些方面的调控机制尚不清楚。

该团队在研究拟南芥核孔蛋白的功能过程中,发现核孔蛋白Nup107-160亚复合物成员的突变体表现出不同程度的早花表型。此外,该亚复合物中一个成员蛋白的缺失会导致该亚复合物成员蛋白水平的大幅减少并影响细胞核的形态。实验结果表明,该亚复合物在染色质组蛋白修饰水平调控FLC的表达。通过蛋白互作分析发现,该亚复合物成员与组蛋白在核膜上相互作用,说明核孔蛋白与FLC的染色质修饰密切相关。基因染色体定位实验进一步表明,该亚复合物的组成蛋白Nup96基因突变会减少FLC基因位点在核膜附近的定位。此外,该亚复合物成员通过招募RNA聚合酶II到FLC染色质上,促进FLC基因转录。研究最终得出结论,核孔蛋白该亚复合物成员之间相互稳定以维持完整的结构,并将FLC染色质固定在核膜孔附近,通过调控染色质组蛋白修饰的方式改变FLC基因的转录水平。该研究揭示了核孔蛋白调控植物开花时间的新机制,为作物遗传育种中开花期性状的改良提供了新的理论依据。

作科所已毕业博士研究生、之江实验室博士后黄鹏辉、张晓玫副研究员和中国科学院东北地理与农业生态研究所程志远副研究员为该论文的共同第一作者,傅永福研究员、之江实验室冯献忠研究员为本文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程和之江实验室等项目支持。

原文链接:https://doi.org/10.1093/plcell/koad271