储成才Plant Cell发表首发性成果

　　生物通报道：来自中国科学院遗传与发育生物学研究所，四川农业大学等处的研究人员首次报道了水稻组蛋白甲基转移酶SDG724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。这不仅在理论上揭示了水稻在长日照下开花的调控机制，也为北方水稻生育期适应性改良奠定了良好的基础。这一研究结果在线发表于7月15日Plant Cell杂志上。

文章的通讯作者是遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室储成才研究员，储成才课题组孙昌辉博士和方军副研究员为论文的共同第一作者。这项研究得到了科技部、农业部和自然科学基金委项目的资助。

植物开花直接影响着植物能否正常的繁衍后代，并直接关系到农作物的产量。已有研究表明，开花素通过微管系统到达顶端分生组织，激活其他基因的表达，最终促使植物开花。水稻开花转换时间（即抽穗期）决定了水稻品种在不同区域的适应能力和水稻产量。因此，对水稻抽穗期调控基因的克隆和鉴定对揭示水稻开花调控机理和农业生产具有重要的理论和现实意义。

水稻是一种短日照植物，然而处于长日照的东北三省却是中国水稻的主产区之一，北方水稻为什么在长日照下能够正常抽穗仍然是个谜。已有研究表明，水稻中存在两个编码开花素的基因，Hd3a和RFT1，Hd3a主要调控水稻在短日照条件下的开花，而RFT1则主要调控水稻在长日照条件下开花。已有结果表明，在短日照下，Hd3a的表达受多个因子调控从而控制水稻开花；但在长日照条件下，开花素RFT1是如何调控的仍不清楚。

在这篇文章中，研究人员通过对北方长日照条件下的适应性水稻品种突变体进行大规模筛选，获得一水稻晚花突变体lvp1。该突变体在长日照条件下使水稻开花期大为推迟，而在短日条件下变化不大。利用图位克隆法克隆该基因后发现，LVP1编码一个含有SET结构域的非常独特的组蛋白甲基转移酶SDG724。生化分析表明，LVP1/SDG724具有体内和体外组蛋白H3K36甲基转移酶活性。

遗传学证据表明，LVP1/SDG724通过MADS50/MADS51-Ehd1-Hd3a/RFT1途径，促进水稻的开花。染色质免疫沉淀分析表明，相对于野生型，突变体lvp1中调控开花的关键基因之一MADS50和开花素基因RFT1位点的H3K36me2/3甲基化水平明显降低，这一结果表明，同源基因RFT1和Hd3a、MADS50和MADS51之所以具有不同的功能，与H3K36me2/3甲基化水平密切相关。

这一研究首次报道了水稻组蛋白甲基转移酶SDG724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。这一研究成果不仅在理论上揭示了水稻在长日照下开花的调控机制，也为北方水稻生育期适应性改良奠定了良好的基础。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The Histone Methyltransferase SDG724 Mediates H3K36me2/3 Deposition at MADS50 and RFT1 and Promotes Flowering in Rice

Chromatin modifications affect flowering time in the long-day plant Arabidopsis thaliana, but the role of histone methylation in flowering time regulation of rice (Oryza sativa), a short-day plant, remains to be elucidated. We identified a late-flowering long vegetative phase1 (lvp1) mutant in rice and used map-based cloning to reveal that lvp1 affects the SET domain group protein 724 (SDG724). SDG724 functions as a histone methyltransferase in vitro and contributes to a major fraction of global histone H3 lysine 36 (H3K36) methylation in vivo. Expression analyses of flowering time genes in wild-type and lvp1 mutants revealed that Early heading date1, but not Heading date1, are misregulated in lvp1 mutants. In addition, the double mutant of lvp1 with photoperiod sensitivity5 (se5) flowered later than the se5 single mutant, indicating that lvp1 delays flowering time irrespective of photoperiod. Chromatin immunoprecipitation assays showed that lvp1 had reduced levels of H3K36me2/3 at MADS50 and RFT1. This suggests that the divergent functions of paralogs RFT1 and Hd3a, and of MADS50 and MADS51, are in part due to differential H3K36me2/3 deposition, which also correlates with higher expression levels of MADS50 and RFT1 in flowering promotion in rice.