组蛋白赖氨酸甲基化对油菜BnFLC基因表达和开花习性转换的调控研究

开花是植物生长发育的重要过程，与植物特别是作物的收获、产量、品质密切相关。拟南芥中的研究结果表明：组蛋白赖氨酸甲基转移酶SDG8在FLC激活表达调控和防止植物早花中起着重要作用。与模式植物拟南芥相似，油菜开花期受FLC同源基因的调控，但目前并不知道油菜中的FLC基因是否受到油菜SDG8基因的调控。本研究采用细胞学、遗传学、生化及分子生物学等方法和技术对油菜中SDG8进行了系统研究，获得如下结果：1）尽管十字花科在进化过程中发生了三倍体化事件，但是二倍体的白菜油菜（AA）和甘蓝油菜（CC）中都只有一个SDG8拷贝，异源四倍体的甘蓝型油菜中有2个SDG8拷贝，一个来自白菜的A基因组，一个来自甘蓝C基因组，并保持与亲本相应基因99.5%以上的一致性；2）来自白菜油菜、甘蓝油菜和甘蓝型油菜的四个SDG8基因，即BraSDG8、BolSDG8、BnaSDG-A和BnaSDG-C，他们都能互补拟南芥的sdg8的功能；利用RNAi技术，通过抑制油菜中的SDG8基因的表达，也使FLC表达下降，导致油菜早花，结果说明油菜中的SDG8基因与拟南芥中的SDG8基因具有相同的功能；3）系统研究了不同植物物种中含SET结构域基因的系统亲缘关系，发现植物中含SET结构域基因可以划分为6个亚家族，每个亚家族对应于一种组蛋白甲基化活性；4）在十字花科植物的SDG8蛋白的N端发现了一个作用未知的新结构域，正在深入研究这个新结构域的作用。这些研究结果阐明了油菜开花过程中存在这样一个重要调控机制，即通过SDG8的组蛋白甲基化修饰作用来改变FLC表达，进而影响油菜开花。这也揭示研究表观遗传调控机制，对选育出开花时期与气候条件更加协调的油菜新品种，提高油菜收获指数和产油能力将现实的指导作用。