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近日，《Plant Physiology》雜志在線發表山東農業大學生命科學學院趙翔宇教授、周超副教授課題組的研究論文，題為“ZmSSRP1-mediated chromatin Accessibility Modulates Maize Development via Regulation of ZmBRD1 Transcription”。該研究綜合運用圖位克隆、多組學聯合分析及分子生化驗證，揭示了FACT復合體亞基ZmSSRP1通過介導染色質開放狀態動態變化，調控油菜素內酯（Brassinosteroid， BR）合成關鍵基因ZmBRD1的轉錄水平，進而改變玉米內源BR活性物質含量，最終協同調控籽粒發育與株型建成的分子機制。該成果為玉米高產耐密分子育種提供了重要理論依據與優異基因資源。
圖1 ZmSSRP1調控玉米籽粒及株型發育的分子機制模型
染色質動態調控是真核生物基因表達調控的核心環節。促染色質轉錄復合體FAcilitates Chromatin Transcription（FACT）通過介導核小體組裝與去組裝調控轉錄，但其在玉米生長發育中的具體功能和調控機制仍有待解析。研究團隊通過EMS誘變獲得玉米發育突變體smk301，其純合突變體表現為籽粒變小、株高降低。利用圖位克隆將突變位點定位于8號染色體，確定基因為ZmSSRP1。CRISPR/Cas9敲除該基因降低粒重，過表達則顯著提高粒重，證實ZmSSRP1正向調控籽粒發育。該基因組成型表達且定位于細胞核，可與ZmSPT16形成 FACT 復合體。多組學分析表明，突變體整體染色質開放度降低，下游基因富集于染色質組裝與激素通路，其中ZmBRD1等基因開放度與表達顯著下調。ChIP-qPCR證明ZmSSRP1結合ZmBRD1啟動子開放區域調控其轉錄。ZmBRD1為BR生物合成關鍵限速酶，突變體中BR活性物質含量大幅下降，外源施加BR能部分恢復突變體株高與籽粒表型。綜上，本研究揭示ZmSSRP1維持染色質開放，激活ZmBRD1轉錄以保證正常BR合成，進而協同調控玉米籽粒與株型發育的分子機制。該研究闡明了玉米FACT復合體的生物功能，建立染色質重塑調控激素合成的新通路。
山東農業大學生命科學學院已畢業博士研究生武嘉文、已畢業碩士研究生王煜與在讀博士鄭光明為該論文的并列第一作者。山東農業大學生命科學學院趙翔宇教授與周超副教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金的資助。
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