2022年9月7日,beat365官方网站正规与美国明尼苏达大学合作在国际学术期刊Molecular Plant上发表了题为“Ancestral HAIKU2 function but divergent epigenetic regulation reveals routes of seed developmental evolution”的研究论文。研究揭示了种子形态发育调控及进化机理。
一些被子植物种子例如禾本科大部分由胚乳组成,而另一些被子植物种子例如拟南芥和大豆大部分由胚胎组成。期间胚乳停止增殖,胚胎吸收胚乳而生长成熟。拟南芥IKU2是一个受体激酶蛋白和胚乳发育的主要调节因子。研究揭示在水稻、二穗短柄草和大豆中存在功能保守的拟南芥IKU2,因而在拟南芥中调控胚乳增殖的功能是保守的。拟南芥和大豆IKU2呈现短期表达,其位点的组蛋白H3K27me3修饰水平逐步升高,基因表达被抑制,胚乳停止增殖。这一修饰由拟南芥MEDEA甲基转移酶催化。目前报道MEDEA仅在十字花科中存在并独立进化。
在与拟南芥具有相同种子发育模式的大豆中,我们得到了一个GmMEDEA,由GmSWN进化加倍而来。相反二穗短柄草和水稻IKU2呈现持续表达。二穗短柄草IKU2的缺失引起胚乳发育滞泻。因而IKU2位点的组蛋白H3K27me3修饰差异导致不同的IKU2表达模式,胚乳增殖持续性以及截然不同的成熟种子形态结构。进化中功能保守的IKU2及差异进化的MEDEA共同作用,为被子植物中极少和极多两种中后期胚乳增殖模式提供了进化依据。
图:功能保守的IKU2及差异进化的表观遗传学修饰决定两种不同的胚乳增殖模式