组蛋白脱乙酰化酶在植物基因表达调控中的分子机制研究

本研究以模式植物拟南芥和水稻作为实验材料，采用分子生物学、表观遗传学等实验手段，研究植物组蛋白脱乙酰化酶（Histone deacetylase）基因的功能及组蛋白乙酰化在植物基因表达的表观遗传调控中的分子机制，主要的研究内容如下，（1）通过研究点突变体、T-DNA及RNAi突变体和超表达材料，在鉴定突变体表型的基础上，分析拟南芥、水稻RPD3/HDA1型HDACs基因家族的生物学功能。（2）鉴定拟南芥、水稻HDACs复合体的成分和功能。（3）解析拟南芥、水稻RPD3/HDA1型HDACs在植物基因表达的表观遗传调控中的分子机理。通过上述研究，深入探讨植物表观调控因子- - HDACs的生物学功能及组蛋白乙酰化调控基因表达的分子机理，阐明植物的表观遗传调控机制，为深入认识植物表观遗传信息的建立和维持提供理论基础。

本研究以拟南芥为材料，系统研究了组蛋白脱乙酰化酶（特别是HDA6）调控基因表达的分子机制，结果发现：(1) HDA6突变体axe1-5和HDA6 RNAi植株在萌发和幼苗阶段对ABA和NaCl超敏感，在axe1-5和HDA6 RNAi植株中响应ABA和NaCl的基因下调，ABA和NaCl能增加各自响应基因组蛋白H3的乙酰化水平和K4的三甲基化水平，而降低H3K9的二甲基化水平；(2) .HDA6能与DNA甲基转移酶MET1相互作用，通过维持转座子H3和H4的乙酰化和H3K4的甲基化抑制转座子的表达；(3) HDA6通过与AS1和AS2的相互作用直接与KNAT1和KNAT2基因启动子结合调节KNAT1和KNAT2启动子区染色质的乙酰化水平调节KNAT1、KNAT2和KNATM的表达，从而调控叶片的发育；(4) 对其他组蛋白脱乙酰化酶研究发现，HDA15参与拟南芥逆境胁迫。上述结果为全面解析组蛋白脱乙酰化酶调控基因表达的分子机制奠定了基础。