16-11月8日,《自然-遗传学》(Nature Genetics)杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物逆境生物学研究中心何跃辉研究组与杜嘉木研究组合作完成的题为A cis cold memory element and a trans epigenome reader mediate Polycomb silencing of FLC by vernalization in Arabidopsis 的研究论文。该研究利用模式开花植物拟南芥发现了一个冷记忆顺式DNA元件与一个表观遗传标记识别蛋白通过整合发育与温度信号,调控开花时间的表观遗传分子机制,为理解植物如何适时开花提供了重要的理论依据和新的应用靶点。
先前的研究表明,模式开花植物拟南芥的开花受到一个叫做FLOWERING LOCUS C (FLC) 基因的抑制。在低温条件下,包裹在该基因DNA周围的组蛋白被逐步修饰,进而导致该基因的表达关闭,最终让植物在气温上升后、能够从发育的“生长”阶段切换到“开花”阶段。虽然早期的研究已经确定了参与FLC基因关闭的调节蛋白,但对参与该过程的调节因子及作用机制却知之甚少。何跃辉研究组在早期的研究中揭示了超级蛋白复合体CBC-COMPASS 和 CBC-EFS协同互作,通过调控组蛋白H3K4me3和H3K36me3的修饰提高FLC 基因表达水平(Li et al., Nature Plants,2016)。在该研究中,何跃辉研究组发现一个顺式DNA元件与一个识别该元件并同时识别组蛋白标记的反式蛋白、协同调控低温介导的抑制性组蛋白修饰-H3K27me3,从而沉默FLC基因表达。这一顺式元件与其反式蛋白的互作亦使植物在气温上升后能“记记”(保持)低温诱导的FLC沉默,使植物只在温暖的季节开花。