解读植物开花的“组蛋白密码”

决定拟南芥精开花时间的关键基因FLC的转录由组蛋白修饰调控。SKB1催化组蛋白对称性双甲基化H4R3sme2抑制FLC转录促进开花。H3K4me3、H3K36me3和组蛋白乙酰化修饰促进FLC转录抑制开花。这些组蛋白修饰位点如何协同作用、影响FLC表达、调控植物开花时间是表观遗传需要解决的重大科学问题之一。本项目拟在现有工作的基础上，通过建立影响这些组蛋白修饰位点的突变体遗传模型，确定H4R3sme2与组蛋白赖氨酸甲基化等表观遗传修饰之间的相互调控关系，揭示调控FLC转录和开花发育的"组蛋白密码"组成；分离鉴定组蛋白H4R3sme2表观遗传修饰的识别分子，研究识别的分子机制；确定调控H4R3sme2修饰酶SKB1的信号转导途径。通过本项目的研究，对深入理解调控基因转录和个体发育的"组蛋白密码"组成、分子识别和调控机制，揭示表观遗传在细胞分化和个体发育中的作用机制有重要的科学意义。

本项目以模式植物拟南芥为研究材料，重点研究了组蛋白精氨酸对称性双甲基化（H4R3sme2）、组蛋白赖氨酸H3K4me2、H3K36me3和赖氨酸乙酰化等表观遗传修饰，在调控植物开花发育、顶端干细胞增殖分化、应答环境因素如土壤中营养元素铁和钠盐的作用及其作用机制。我们通过本项目的研究，获得以下研究成果：（1）发现SKB1和H4R3sme2不仅是顶端干细胞维持和分化的重要表观遗传修饰的标志物，而且是维持干细胞基因组稳定性的关键因素，也是发育和环境信号整合的重要桥梁；（2）揭示了H4R3sme2、H3K4me2、H3K36me3和组蛋白赖氨酸乙酰化修饰调控拟南芥开花时间的“组蛋白密码”，发现在这些调控拟南芥开花时间的组蛋白修饰中，H3K36me3是控制开花时间的起支配作用；（3）已发表SCI论文3篇（1篇Plant Cell，1篇Plant Journal，1篇PloS One），待发表论文2篇.培养博士研究生3名，博士后1名，青年科学人员2名；（4）这些研究结果都说我们的原创性发现，有些成果已经在国际重要期刊如上发表，表明我们在这个方向的研究处于国际领先水平。