Plant Science|武汉大学李绍清课题组揭示一个转座子衍生基因家族调控水稻抽穗期

公众号：生信漫谈，获取最新科研信息！

Plant Science|武汉大学李绍清课题组揭示一个转座子衍生基因家族调控水稻抽穗期https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwNjQyNTUwMw==&mid=2247486071&idx=1&sn=7822420d31cd6b357de03a1ba26062ea&chksm=c0e9ef87f79e6691ebf15bbbcd57051504cb48fbb1a0a6e225bcb022db79a2f625506cd494c9&token=61556930&lang=zh_CN#rd

近日，武汉大学李绍清课题组Plant Science杂志在线发表了题为A transposon-derived gene family regulates heading date in rice的研究论文，揭示了水稻中一个新的转座子衍生基因OsDDE9调控水稻抽穗期。OsDDE9是一种普遍表达的核定位蛋白，在短日照和长日照条件下都通过调节Ghd7和Ehd1的表达来促进抽穗期。OsDDE9启动子的单核苷酸多态(SNP)变异会导致启动子活性的变化，从而导致抽穗日期的变化。本研究为研究OsDDE基因的分子功能和机制提供了有价值的见解。

作为转座子驯化的结果，转座子衍生的蛋白往往具有重要的生物学功能。然而，关于水稻转座子衍生蛋白的研究一直很有限，缺乏对转座子衍生基因的系统分析。本文首次对水稻DDE_TNP_4(DDE)基因家族进行了全面的分析，该基因家族起源于转座子，但失去了转座功能，并获得了新的基因功能。李绍清团队近期发表在Science Bulletin杂志上的题为Gain-of-function allele of HPY1 coordinates source and sink to increase grain yield in rice的研究论文中的HPY1其实也是OsDDE基因家族的一员，HPY1基因互补验证转基因系也能影响水稻的抽穗期。

本文作者首次鉴定到了水稻中13个OsDDE基因，同时发现OsDDE的启动子区域包含大量的TCT基序和E-box元件(图3B)，这两个元件都与光周期反应有关(Benitah和Welz，2020；Liu等人，2023；赵等人，2013)。因此，我们推测OsDDE可能参与了抽穗日期的调节。为了验证这一假设，我们研究了OsDDE在不同光周期条件下的表达模式。除了未能扩增的OsDDE6外，所有独特的OsDDE的转录数据都通过qRT-PCR收集(图4和图4)。(中六)。我们的发现表明，在短日照条件下，10个OsDDE在不同时间点的表达水平存在显著差异(图4)。其中，7个基因(OsDDE1、OsDDE2、OsDDE9、OsDDE10、OsDDE11、OsDDE12和OsDDE13)白天低表达，夜间表达增加，黎明达到高峰。OsDDE4和OsDDE5的表达水平在白天逐渐升高，在傍晚达到峰值，夜间下降。OsDDE7在白天表现出高水平的表达，并在早上达到高峰(图4)。这些结果表明，在短日照条件下，OsDDEs的表达在黎明、傍晚或早晨达到峰值。尽管许多OsDDE基因在短日照条件下有类似的表达模式，但它们的表达水平有几个数量级的显著差异(图4)。在长日照条件下，只有4个基因(OsDDE4、OsDDE7、OsDDE9和OsDDE11)在不同时间点的表达水平存在显著差异，并且它们的表达模式相似。这些发现表明，OsDDE对光周期诱导，特别是短日照诱导有响应，并可能在抽穗期调控中发挥作用。

        

进一步通过单倍型分析发现，大多数OsDDE表现出与抽穗期的关联，无论是在短日照下还是在长日照下，或者在这两种条件下都是如此(表1，表S4S16)。为了进一步了解OsDDEs调节抽穗期的分子机制，构建了OsDDEs的敲除突变体。与野生型相比，这些突变体在短日照和长日照条件下分别延迟了约10天和4天的开花(图5B，C)。这些结果表明，OsDDE9作为水稻抽穗期的启动子，在短日照和长日照条件下都发挥着作用。

为了研究OsDDE9与抽穗期的关系，我们进行了多种单倍型比较(图2)。S7)。在445份种质资源中，OsDDE9的基因区域高度保守，没有任何SNP变异，但其启动子区域存在较多SNP变异。这些变异导致了17个单倍型的形成，这些单倍型在短日和长日条件下的抽穗期都表现出相当大的差异(图3)。S7)。在这些单倍型中，Hap13的抽穗期最短(短日照75.3±6.1天，长日照72.3±5.9天)，而Hap8的抽穗期最长(短日照90.3±7.3天，长日照80.8±6.0天)(图6B和表S12)。序列分析揭示了Hap8和Hap13启动子之间的三个SNP变体(图6A)。为了确定这三个SNP变异是否是造成Hap8和Hap13抽穗期差异的原因，我们选择了5个分别属于Hap8和Hap13的材料进行表达和启动子活性分析。结果表明，OsDDE9在Hap13材料中的表达显著高于Hap8材料，启动子活性也显著高于Hap8材料(图6C，D)。这些发现表明，OsDDE9启动子的SNP变异导致其启动子活性的变化，进而影响基因的表达水平，最终决定抽穗期的变异。

武汉大学博士后范峰峰和程明星为该论文的共同第一作者，李绍清教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(U20A2023)、崖州湾实验室与中国国家种子有限公司联合公开竞争项目(B23YQ1515)和湖北洪山实验室(2021hszd010)等项目的资助。

 回顾往期内容

1、生物博士这些研究网站建议收藏

2、生物博士互作蛋白研究收藏网站汇总

3、Cell文章教你怎么找互作蛋白

4、超简单的比较基因组学Ka/Ks进化速率图绘制

5、超详细非模式物种GO数据库全新代码构建

6、生物研究的一些常用在线生信工具建议收藏

7、植物基因的时空表达及胁迫处理可视化网站

8、生信小白送你超好用分子克隆工具SnapGene

9、三个团队三个故事，一个基因连续三年发表三篇高水平文章

10、从西湖大学柴大教授看当代博士研究生的自我突围

11、如果浙江大学李兰娟院士在MDPI杂志发表的SCI论文结果不能复现，会怎么样？

12、为什么浙江大学李兰娟院士选择在MDPI杂志发表SCI论文

13、施一公为什么没有推荐颜宁/柴继杰成院士候选人，李兰娟推荐了谁？

14、顶尖学者纷纷加入西湖大学，颜宁什么时候加入施一公团队

15、由万建民院士Cell论文引起的一点思考和疑惑

16、清华大学施一公团队为什么选择《International Journal of Molecular Sciences》发表SCI

17、西湖大学施一公团队在国际著名杂志IJMS发表重要论文给予我们的启示

18、可以在施一公团队投稿的《International Journal of Molecular Sciences》上发表文章吗？

通过以上步骤是否学会了呢？关注我们，学习更多生信干货，原创不易，请各位多多点赞加转发朋友圈进行分享！

今天就先给大家介绍到这里，希望大家的科研能有所帮助！祝您科研顺利快乐！

生信漫谈

生信漫谈，认识生信，学习生信，跨越生信入门路上的障碍，从而利用生信技术解决科研学习路上的绊脚石！