水稻种子老化相关lncRNA与染色质重塑蛋白调控种子活力的作用机制

Long non-coding RNAs (lncRNAs) are widely involved in various biological processes (such as growth and development) and pathological processes (such as stress resistance) . Studies have shown that lncRNAs play an important role in aging, however, its effect on seed vigor during seed aging remains unclear. With the support of the previous national grant, we studied two aging-related lncRNAs (SARlncRNA1,2) systematically and obtained corresponding transformed rice plants. Furthermore, we identified that during seed aging, differentially expressed lncRNAs were closely associated wtih chromatin remodeling factors (Os01g0636700, protein CHROMATIN REMODELING24). Therefore, this study will focus on the interaction of SARlncRNAs and chromatin remodeling factors to affect seed vigor. Through the combination of genetics, molecular biology and bioinformatics, we will continue to screen and identify the characteristics of SARlncRNA transgenic homozygous mutants, carry out function-gained and function-lost studies to explore the potential role of chromatin remodeling factors in seed vigor, thus eventually elucidating the molecular mechanism of how SARlncRNAs and protein chromatin remodeling 24 concerted regulate seed vigor. This study should enrich and expand the understanding of plant lncRNA functions, and help reveal the molecular mechanism related to the change of rice seed vigor, which is of great significance for improving seed vigor with genetic engineering. and monitoring seed quality.

长链非编码RNA（lncRNA）广泛参与生物的生长发育、抗逆、生理和病理过程，与老化密切相关，但在作物种子老化与活力保持的研究尚无报道。我们前期对2条种子老化相关lncRNA（SARlncRNA1,2）进行了研究，并创制获得了遗传转化材料；而且发现种子活力下降过程的差异lncRNA与染色质重塑蛋白有密切关系。因此本研究将聚焦于SARlncRNA与染色质重塑蛋白在调控种子老化过程活力变化的功能。我们通过遗传学、分子生物学和生物信息学相结合的方法，在继续筛选并观察SARlncRNA转基因纯合突变材料的性状基础上，开展功能获得性研究和功能缺失性研究确证染色质重塑蛋白OsPCHR24与种子活力变化的关系，进而研究lncRNA与染色质重塑蛋白共同作用调控种子活力的机制。该工作将有助于丰富人们对植物lncRNA功能的认识，有助于完善种子活力保持与寿命调控机制，有助于水稻分子育种。

长链非编码RNA（lncRNA）广泛参与生物的生长发育、抗逆、生理和病理过程，与老化密切相关，但在作物种子老化与活力保持方面的研究报道罕见。我们在前期研究基础上，开展了水稻长链非编码lncRNA、水稻染色质重塑蛋白、组蛋白修饰酶调控水稻种子活力的分子机制研究。研究发现水稻长链非编码lncRNA565参与种子活力的调控；lncRNA565具有很强的组织表达特异性，在授粉后25 d的胚表达量最高；lncRNA565在基因敲除突变体中显著下调表达，其种子发芽率较野生型高。进一步发现ZOS1-22是lncRNA565的共定位基因， ZOS1-22和lncRNA565在人工老化过程中的表达模式相似，ZOS1-22的表达可能受到lncRNA565调控。研究证实水稻染色质重塑蛋白OsBRM参与种子活力调控过程，水稻OsBRM T-DNA插入突变体经人工老化10天后种子发芽率显著低于野生型水稻。在研究水稻lncRNA与染色质重塑蛋白调控种子活力时的协同作用机制时，我们发现水稻组蛋白修饰酶在调控种子活力中也有重要作用。发现组蛋白去乙酰化OsHDT701负调控水稻种子寿命，OsHDT701基因可用于提高作物种子寿命。发现野生型与组蛋白去甲基化酶OsJMJ718过表达及突变体的种子活力有差异。研究还发现具有修复DNA损伤功能的水稻OsPARP1与种子活力有关，还影响到水稻结实率。.项目期间项目负责人以通讯作者（含共通讯）发表已标注相关论文10篇（SCI 7篇）。项目期间新申请专利3件，获得授权发明专利7件。本项目已培养硕士3名，博士2名。.本项目有助于丰富人们对植物lncRNA功能的认识，有助于完善种子活力调控机制，有助于提升水稻的种子活力及种子质量。以本项目揭示的种子活力调控新机理为指导，以发明专利相应产品为载体，研发的种子活力提升关键技术，2021年和2022年连续2年被评为广东省农业主推技术。“作物种子质量调控关键技术研发与应用”成果获2021年广东省农业科学院科技奖一等奖。成果转化推广可提高种子质量与市场竞争力，增加农民收入，促进现代种业健康发展。