水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的糧食作物之一，同時(shí)也是單子葉植物基因組和遺傳學(xué)研究的模式生物。株高作為農(nóng)作物抗倒伏和高產(chǎn)育種的重要農(nóng)藝性狀，也是影響水稻產(chǎn)量的重要影響因素之一。因此，深入研究水稻半矮稈基因的表達(dá)調(diào)控及其作用機(jī)制，可以為完善水稻株高發(fā)育的分子機(jī)理和育種改良提供理論依據(jù)。

2022年7月14日，Plant Communications在線發(fā)表了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉耀光院士團(tuán)隊(duì)題為“Rice OsUBR7 modulates plant height by regulating histone H2B monoubiquitination and cell proliferation”的研究論文，報(bào)道了一個(gè)水稻半矮稈突變體osubr7以及對(duì)相關(guān)基因OsUBR7的研究。
 

發(fā)表期刊：Plant Communications
影響因子：10.5
發(fā)表時(shí)間：2022.7.14

該研究中水稻細(xì)胞周期檢測(cè)，識(shí)別 G1、S、G2 期不同周期細(xì)胞比例，使用的流式細(xì)胞儀及細(xì)胞周期檢測(cè)試劑盒和Celltrics過濾網(wǎng)均來自于金迪智遠(yuǎn)生物科技代理品牌德國(guó)Sysmex Partec。

OsUBR7基因編碼一個(gè)單泛素化修飾組蛋白H2B（H2Bub1）的E3泛素連接酶。H2Bub1是染色質(zhì)中組蛋白的一種常見且重要的表觀遺傳修飾，與真核生物的基因轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。然而，H2Bub1在植物株高發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用仍然很少被研究。

在野生型水稻中，OsUBR7特異性結(jié)合某些染色質(zhì)區(qū)域的H2B并在K148處單泛素化修飾，此過程由OsUBC18充當(dāng)OsUBR7的特異性E2泛素結(jié)合酶。通過改變這些基因位點(diǎn)的染色質(zhì)狀態(tài)，維持正常轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞周期進(jìn)程以確保正常發(fā)育。

然而，在osubr7突變體植株中，OsUBR7的功能喪失導(dǎo)致靶基因位點(diǎn)的H2Bub1水平降低，從而降低靶基因的表達(dá)水平。受到抑制的細(xì)胞周期進(jìn)程會(huì)導(dǎo)致節(jié)間變短，從而導(dǎo)致osubr7突變體的株高降低。OsUBR7所介導(dǎo)的這一新的植物H2Bub1修飾機(jī)制，不僅擴(kuò)展了UBR7家族在真核生物中的已知功能也可以作為未開發(fā)的表觀遺傳資源，用來改善作物的株型和抗倒伏性狀。

作者使用Sysmex Partec流式細(xì)胞儀分析osubr7和野生型幼苗的細(xì)胞周期進(jìn)程。與野生型比較，osubr7幼苗突變體細(xì)胞核帶有4C DNA含量的比例明顯更高，在細(xì)胞周期S和G2/M期明顯有更多的細(xì)胞，暗示突變體中細(xì)胞周期進(jìn)程被抑制。
 

圖 1  流式細(xì)胞術(shù)分析細(xì)胞周期中不同時(shí)期細(xì)胞的比例變化（原文圖 5）

細(xì)胞周期分析使用了金迪智遠(yuǎn)生物科技代理品牌德國(guó) Sysmex Partec 公司的 CyFlow Space 流式細(xì)胞儀，以及植物多倍體鑒定和細(xì)胞周期分析的試劑盒，cat：05-5002，CyStain UV Precise P。該試劑盒可用于多種流式細(xì)胞儀，另外還配有適用于 BD、Beckman 等其他品牌流式的倍性分析試劑盒。
 

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉耀光院士和初志戰(zhàn)副教授為論文共同通訊作者。生命科學(xué)學(xué)院劉耀光院士課題組已畢業(yè)博士鄭洋誼為論文第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

文章部分參考公眾號(hào)“MPlant 植物科學(xué)”內(nèi)容，特此鳴謝。

關(guān)于金迪智遠(yuǎn)
金迪智遠(yuǎn)生物科技十二年致力于倍性分析整體解決方案，包括德國(guó)Sysmex Partec倍性分析儀銷售與售后， 倍性分析試劑盒與 celltrics 濾網(wǎng)耗材銷售，倍性檢測(cè)服務(wù)、基因組大小預(yù)估服務(wù)等。

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