近日，中国科学院院士、华南农业大学 学院教授刘耀光团队研究揭示水稻半矮秆基因OsUBR7的表达调控及其作用机制。相关研究发表于Plant Communications。刘耀光院士和初志战副教授为该论文共同论文通讯作者。刘耀光团队已毕业博士郑洋谊为第一作者。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，同时也是单子叶植物基因组和遗传学研究的模式生物。株高作为农作物抗倒伏和高产育种的重要农艺性状，也是影响水稻产量的重要影响因素之一。因此，深入研究水稻半矮秆基因的表达调控及其作用机制，可以为完善水稻株高发育的分子机理和育种改良提供理论依据。

在本研究工作中，研究人员发现了一个新的水稻半矮秆突变体osubr7以及相关基因OsUBR7，该基因编码一个单泛素化修饰组蛋白H2B（H2Bub1）的E3泛素连接酶。H2Bub1是染色质中组蛋白的一种常见且重要的表观遗传修饰，与真核生物的基因转录活性的调节密切相关。然而，H2Bub1在植物株高发育中的调节作用仍然很少被研究。

研究人员通过一系列生化实验证明了OsUBR7作为一种新的E3连接酶催化水稻H2B单泛素化，是许多与细胞增殖和器官发育相关的基因位点的表观遗传调节因子。在野生型水稻中，OsUBR7特异性结合某些染色质区域的H2B并在K148处单泛素化修饰，此过程由OsUBC18充当OsUBR7的特异性E2泛素结合酶。通过改变这些基因位点的染色质状态，维持正常转录和细胞周期进程以确保正常发育。

然而，在osubr7突变体植株中，OsUBR7的功能丧失导致靶基因位点的H2Bub1水平降低，从而降低靶基因的表达水平。受到抑制的细胞周期进程会导致节间变短，从而导致osubr7突变体的株高降低。OsUBR7所介导的这一新的植物H2Bub1修饰机制，不仅扩展了UBR7家族在真核生物中的已知功能也可以作为未开发的表观遗传资源，用来改善作物的株型和抗倒伏性状。

相关研究工作得到了广东省基础与应用基础研究重大专项基金、国家自然科学基金、岭南现代农业实验室项目和广东省自然科学基金等项目的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100412