广西大学教授以第一和通讯作者身份在植物学顶级期刊（IF=17.1）发表水稻抗病性调控机制方面的研究成果
学术
2024-12-12 14:10
江苏
![]()
2024年12月6日，广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室徐秋涛教授课题组与安徽农业大学陈晓洋教授课题组及宁夏大学、华中农业大学等多家单位联合在Molecular Plant上发表题为Histone H4K8hib modification promotes gene expression and regulates rice immunity的研究论文。该研究首次鉴定了水稻组蛋白H4K8位点上的新型酰基化修饰——2-羟基异丁酰化（H4K8hib），并描绘了其在水稻中的全基因组图谱。研究发现，H4K8hib作为一种激活型染色质标志，能够促进基因表达，并参与调节水稻的抗病性。组蛋白的翻译后修饰，如甲基化和乙酰化，是影响基因表达的关键机制，对于植物生长发育及环境响应至关重要。近年来，随着蛋白质组学技术的进步，科学家们发现了多种新的酰基化修饰形式，包括丙酰化、琥珀酰化、巴豆酰化、丙二酰化、2-羟基异丁酰化和乳酸化等，但这些修饰的具体功能大多尚未明确，尤其是在组蛋白特定位点上的作用更是知之甚少。本研究中，研究人员首先确认了2-羟基异丁酰化修饰存在于水稻、拟南芥、玉米和甘蔗等多种植物中，表明这种修饰在植物界具有高度保守性。通过染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）技术，他们绘制了水稻中H4K8hib的全基因组图谱，显示该修饰主要集中在非转座子基因的转录起始区域，且与活跃的染色质状态相关联。进一步的研究表明，H4K8hib修饰水平较高的基因往往表现出更高的表达活性，这提示H4K8hib可能是一个积极的基因表达调控因子。研究人员还鉴定了一种能够有效去除H4K8hib修饰的组蛋白去乙酰化酶HDA705。在hda705突变体中，大约3000个基因的H4K8hib修饰水平显著增加，其中包括多个与病原菌响应相关的基因。实验结果还显示，在受到稻曲菌或稻瘟菌侵染时，水稻中的H4K8hib修饰水平会显著上升。此外，hda705突变体表现出增强的抗病性，这可能是由于H4K8hib修饰促进了抗病相关基因（如IPA1、WRKY24、LOX5）的表达。为了验证H4K8hib修饰对抗病性的影响，研究人员构建了hda705lox5双突变体，并用稻曲菌进行了接种试验。结果显示，LOX5的突变降低了hda705突变体的抗病性，这进一步支持了H4K8hib修饰对水稻抗病性的正面作用。图2. H4K8hib修饰通过促进抗病相关基因表达调控水稻抗病性的模式图总之，这项研究表明，H4K8hib修饰作为一种新型的组蛋白酰基化修饰，可以促进抗病相关基因的表达，从而调控水稻的免疫反应。这一发现不仅增进了我们对组蛋白酰基化修饰生物学功能的理解，也为提高水稻抗病育种提供了新的视角。广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室徐秋涛教授和宁夏大学农学院马瑄博士为该文章的共同第一作者，安徽农业大学植物保护学院陈晓洋教授和广西大学徐秋涛教授为共同通讯作者。广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室张积森教授、华中农业大学黄俊斌教授、陈小林教授、郑露副教授、陈正庭博士等参与了该项研究工作。特别感谢华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室水稻团队周道绣教授和赵毓教授在本研究中给与的指导和帮助。该研究得到国家自然科学基金和广西大学高层次人才计划项目的资助。![]()
