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華中農業大學長江學者特聘教授周道繡課題組,日前通過對一個基因突變體的深入研究,發現該基因可同時影響水稻多個花器官的形成,從表觀遺傳學新角度,揭示了一個控制水稻花器官發育的全新分子機理。
2008年9月9日(美國東部時間),美國國家科學院院刊(PNAS)發表了這篇學術論文。據文章第一作者博士研究生孫前文介紹,此突變體因JMJ706基因失活而引起器官發育異常,具體表現為內、外殼異常甚至缺失,部分花器官如雌蕊和雄蕊增多,種子變小。
該課題組進一步研究證實,JMJ706是一種組蛋白去甲基化?基因,可以去除H3組蛋白上第9位賴氨酸上的甲基,控制這些現象的原因是由於JMJ706基因以一種表觀修飾的方式控制了在花器官發育過程中一些起重要作用的基因,讓這些基因過量表達或者不表達。該基因的獨特之處在於,不經過改變DNA序列,而只改變與DNA纏繞的組蛋白的修飾,就可以輕輕松松控制基因的『開』或者『關』。
周道繡教授表示,這是第一個在水稻中闡明功能的組蛋白去甲基化?基因,也是第一次將表觀遺傳學的手段應用到水稻花器官發育的研究,同時也為進一步全面揭示水稻花發育調控分子機理提供了一個全新的思路。這就像京劇表演,演員膚色沒有改變,但經過不同顏色畫筆的描繪,呈現出了千變萬化的臉譜。
周道繡教授領導的『水稻表觀調控』課題組,以單子葉模式植物水稻作為研究對象,目的是闡明組蛋白修飾?在水稻基因表達調控及生長發育過程中的功能。表觀遺傳學(Epigenetics)是近年來新興的一門研究在沒有DNA序列改變的情況下基因功能的可逆的、可遺傳的變異的生物學學科。對這一領域的研究,將促使人們對動植物個體生長發育、疾病發病及預防和治療、植物抗逆,以及雜種優勢等許多重要生命現象發生機理的重新認識。
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