東北地理所在水稻基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期分子調(diào)控機(jī)制上取得新進(jìn)展
抽穗期是水稻的一個(gè)重要農(nóng)藝性狀，決定水稻品種的地域適應(yīng)性及季節(jié)適應(yīng)性。抽穗期的長(zhǎng)短由品種的感溫性、感光性和基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)性決定，一直是水稻育種工作者關(guān)注的重點(diǎn)。中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所方軍研究團(tuán)隊(duì)早期從一個(gè)長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期突變體（lvp1）中發(fā)現(xiàn)組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SDG724通過(guò)對(duì)下游靶基因MADS50和RFT1位點(diǎn)的H3K36me2/3修飾調(diào)控水稻抽穗期（The Plant Cell, Sun et al., 2012）。隨后，他們?cè)诙i稻中鑒定出一個(gè)顯性早熟基因Ef-cd，該基因能夠使中秈抽穗期提前10天以上而不減產(chǎn)，闡釋了早熟和高產(chǎn)的分子機(jī)制（PNAS, Fang etal.,2019）。然而，目前關(guān)于水稻抽穗期的研究仍主要集中在光周期途徑上，對(duì)基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、感溫性調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)還十分有限。
近日，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水稻分子育種學(xué)科組方軍研究團(tuán)隊(duì)在Journal of Genetics and Genomics上在線發(fā)表了題為“OsASHL1 and OsASHL2, two members of the COMPASS-like complex, control floral transition and plant development in rice”的研究論文，研究人員利用分子、遺傳等手段，發(fā)現(xiàn)并證明水稻COMPASS-like復(fù)合物通過(guò)影響下游OsVIL4位點(diǎn)的H3K4三甲基化水平來(lái)調(diào)控其表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控水稻基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，為水稻抽穗期的研究提供了新思路和新見(jiàn)解。該研究以催化組蛋白H3K4甲基化的多蛋白復(fù)合物COMPASS-like復(fù)合物的組分OsASHL1、OsASHL2、OsRBL、OsWDR5a為切入點(diǎn)，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了他們之間的相互作用。利用CRISPR-Cas9技術(shù)獲得osashl1 osashl2雙突變體，多種條件下的表型考察確定osashl1 osashl2雙突變體的基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期與光周期敏感期均延長(zhǎng)，進(jìn)而呈現(xiàn)晚花表型。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，osashl1 osashl2雙突變體中基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期正調(diào)控因子OsVIL4區(qū)H3K4三甲基化水平顯著降低，致使其轉(zhuǎn)錄水平降低，進(jìn)而延長(zhǎng)基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期。綜合以上結(jié)果，提出OsASHL-COMPASS-like-OsVIL4調(diào)控水稻基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的新途徑，這不僅是對(duì)水稻抽穗期調(diào)控機(jī)制的一個(gè)重要補(bǔ)充，也為水稻育種實(shí)踐中營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的平衡提供了一個(gè)新思路。
圖1 OsASHL-COMPASS-like復(fù)合物調(diào)控水稻成花轉(zhuǎn)變模式圖
中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士生趙廣欣為該論文第一作者，方軍研究員為通訊作者。相關(guān)工作得到中科院先導(dǎo)項(xiàng)目（XDA24020301）、國(guó)家區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金（U20A2025）等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文信息如下：
Guangxin Zhao, Jingying Wang, Xi Chen, Hanjing Sha, Xin Liu, Yunfei Han, Guankai Qiu, Fantao Zhang, Jun Fang. (2022). OsASHL1 and OsASHL2, two members of the COMPASS-like complex, control floral transition and plant development in rice. Journal of Genetics and Genomics. https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.02.026
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