在春化过程中，通过类似COLD MEMORY ELEMENT的基序实现对Brassica rapa FLC基因的表观遗传抑制

《Molecular Breeding》：Epigenetic suppression of Brassica rapa FLC via a COLD MEMORY ELEMENT-like motif during vernalization

春化作用通过BrCME表观遗传调控抑制BrFLC基因表达促进开花。本研究鉴定到Brassica rapa FLC同源基因首内含子中的CME类似序列BrCME，通过转基因植株春化处理时序分析发现BrCME序列变异会显著削弱PRC2复合体介导的H3K27me3沉默效应，导致Arabidopsis异源系统中BrFLC2基因表达解除抑制，开花时间延迟。该发现为通过基因编辑调控BrCME增强中国 cabbage等芸薹属作物产量提供了理论依据。

　　

摘要

长期暴露在寒冷环境中（如冬季），使许多一年生、二年生和多年生植物具备了进入开花阶段的的能力，这一过程被称为春化作用。在十字花科植物中，包括拟南芥（Arabidopsis thaliana），春化作用对于开花诱导至关重要。这一过程会触发转录组的动态重编程，从而导致表型和生理上的变化。迄今为止，关于春化作用介导的开花转变的分子研究主要集中在模式植物拟南芥上。然而，在经济上重要的作物（如白菜Brassica rapa ssp. pekinensis）中，调控这一反应的机制仍知之甚少。在拟南芥中，一种称为COLD MEMORY ELEMENT（CME）的DNA基序在招募抑制性组蛋白修饰H3K27me3方面起着关键作用，从而稳定地沉默主要的开花抑制因子FLC。在这项研究中，我们在Brassica rapa的FLC同源基因的第一内含子中发现了类似CME的基序。为了探究这种类似CME的基序（以下简称BrCME）在春化诱导的BrFLC基因抑制中的作用，我们进行了一系列遗传学、分子生物学和基因组学分析，包括使用经过春化处理的转基因植株。研究结果表明，BrFLC2第一内含子中BrCME基序的序列改变显著影响了PRC2介导的表观遗传沉默机制，导致异源拟南芥系统中的开花时间明显延迟。这些结果表明，BrCME是一个有前景的遗传操作靶点，可用于提高白菜及相关Brassica物种的产量（例如延长营养生长期）。