硫作为植物必需的大量营养元素,在植物的生长发育及抗逆境过程中发挥着关键作用。硫主要以硫酸盐形式被植物根系吸收,并通过复杂的转运和代谢网络满足植物体内对含硫氨基酸、抗氧化物和代谢产物的需求。尽管对硫吸收和代谢关键基因的调控已有一定认识,但植物如何整合转录调控与表观遗传机制以应对硫供给变化仍知之甚少。
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黄新元教授团队在《New Phytologist》上在线发表了题为“The GTE7-IES2B-GTE2 complex epigenetically regulates sulfur homeostasis in Arabidopsis thaliana”的研究论文,揭示了拟南芥全局转录调控因子GTE7、GTE2以及染色质重塑因子IES2B组成的三元复合体,在表观遗传水平上调控硫素稳态的分子机制。

研究团队前期通过遗传筛选鉴定到一个地上部分高硫积累的拟南芥突变体msa1-1,发现MSA1的突变导致根中甲基化供体硫腺苷甲硫氨酸的含量降低,造成包括硫酸盐转运蛋白基因SULTR1;1在内多个硫酸盐吸收、同化和代谢相关基因的DNA甲基化水平下降,从而促进根系硫酸盐吸收和地上部硫积累增加 (Huang, et al., 2016, Huang, et al., 2019)。该研究在此基础上,通过DNA甲基化水平分析,发现SULTR1;1启动子中缺硫响应元件SURE临近基因组序列的DNA甲基化水平呈现动态变化,表现为硫供给充足时呈DNA高甲基化,转移到缺硫时DNA甲基化水平下降;缺硫培养的DNA低甲基化在重新恢复供硫后被重新甲基化。
通过酵母单杂交筛选到结合SULTR1;1启动子的转录因子GTE7,明确了SULTR1;1启动子中的缺硫响应元件SURE是GTE7结合所必需。表型分析表明,GTE7与其同源蛋白GTE2存在功能冗余,协同调控植物体内硫的积累,同时敲除GTE7和GTE2导致地上部硫积累增加。染色质重塑因子INO80复合体组分IES2B可以分别与GTE7和GTE2相互作用,形成三元复合体,共同调控SULTR1;1启动子区域的动态DNA甲基化。敲除IES2B影响了复硫后SULTR1;1启动子区域的重新甲基化过程,导致地上部硫积累升高。该研究结果不仅加深了植物硫素稳态的表观调控机制的理解,也为提高作物硫素利用效率奠定理论基础。

硫酸盐转运蛋白基因SULTR1;1启动子响应缺硫的动态甲基化及受GTE7/2的调控
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罗荣剑博士为该论文第一作者,黄新元教授为通讯作者。成人视频-成人影院-成人在线观看
赵方杰教授、博士生卓陈津、梁敏、钟山青年研究员刘桓(现为中科院南京土壤所助理研究员)以及硕士生顾潇参与了本研究。研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和海南省自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金和和成人视频
三亚研究院自主创新项目的资助。
论文链接://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70398
参考文献
Huang X. Y., Chao D. Y., Koprivova A., et al. Nuclear localised MORE SULPHUR ACCUMULATION1 epigenetically regulates sulphur homeostasis in Arabidopsis thaliana[J]. PLoS Genetics, 2016, 12(9):e1006298.
Huang X. Y., Li M., Luo R., et al. Epigenetic regulation of sulfur homeostasis in plants[J]. Journal of Experimental Botany, 2019, 70(16):4171-4182.