廣東
近日，華中農(nóng)業(yè)大學果蔬園藝作物種質創(chuàng)新與利用全國重點實驗室陳春麗教授課題組聯(lián)合化學學院劉思思副教授在植物側根發(fā)育調控領域取得重要進展，相關成果發(fā)表于Nature Plants。該研究圍繞側根原基干細胞形成這一關鍵性狀，從染色質調控與DNA結構角度出發(fā)，揭示了DNA局部結構參與基因表達調控的新機制。華中農(nóng)業(yè)大學生命科學技術學院博士研究生張娜為該論文的第一作者。華中農(nóng)業(yè)大學生命科學技術學院陳春麗教授與華中農(nóng)業(yè)大學化學學院劉思思副教授為共同通訊作者。
側根是植物根系的重要組成部分，對水分和養(yǎng)分吸收具有重要意義。其中，側根原基的起始是決定側根是否形成以及側根數(shù)目的關鍵步驟。然而，該過程的分子調控機制仍有待深入解析。側根原基起始伴隨著中柱鞘體細胞命運轉變及染色質狀態(tài)的動態(tài)重塑?；诖?，研究團隊從染色質調控角度切入，關注DNA拓撲調控因子TOP1α（DNA拓撲異構酶I）在該過程中的作用。
細胞學研究發(fā)現(xiàn)，TOP1α功能缺失后，側根原基起始形成增多。多組學聯(lián)合分析表明TOP1α抑制下游靶標基因CYP82C4的表達。生物信息學分析表明，在CYP82C4編碼區(qū)域模板鏈存在G-四鏈體（G-quadruplex, G4）可形成序列。生物物理學手段鑒定，該序列可折疊成反平行G4結構，TOP1α可結合并穩(wěn)定該G4 結構；通過基因編輯構建CYP82C4基因G4缺失的同義突變的轉基因材料，通過遺傳學手段證明了在CYP82C4基因G4結構正常存在時會形成CYP82C4截斷轉錄本，側根原基起始受阻。G4結構缺失轉基因材料中CYP82C4基因全長轉錄本豐度更高，側根原基起始增多。證實了TOP1α通過穩(wěn)定G-四鏈體結構抑制CYP82C4基因表達進而抑制側根原基起始。
基于上述結果，研究構建了從DNA結構到發(fā)育調控的作用模型：染色質動態(tài)變化促進局部G4結構形成，TOP1α參與調節(jié)其穩(wěn)定性，進而影響相關基因表達并調控側根原基起始。該研究表明，除DNA序列信息外，DNA結構狀態(tài)本身亦可作為重要調控因子參與植物發(fā)育過程。
TOP1α靶向G4結構調控側根原基起始模式圖
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41477-026-02296-7
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
新華社
