SUVH5与HDA19互作调控种子休眠的表观遗传机理研究

Seed dormancy is a very common phenomenon in the plant kingdom. It plays a very important role in avoiding adverse environmental conditions and maintaining the survival for the plant. The plant has evolved a very complicated and precise regulatory network to control the expression or silence of the genes involved in seed dormancy. This study intends to start from the epigenetic regulation and yeast two-hybrid, Pull-Down, BiFC, and CoIP assays reveal that HISTONE DEACETYLASE19 (HDA19) interacts with the histone methyltransferase SUVH5. Using the hda19/suvh5 double mutant and ChIP-qPCR assays, we will reveal the biological functions of the interaction between SUVH5 and HDA19 in seed dormancy. This project will be helpful to elucidate the molecular mechanism of epigenetic modification involved in the regulation of seed dormancy. In addition, this project has important theoretical significance and application value in the development and utilization of germplasm resources in China.

种子休眠在植物界中是一个非常普遍的现象，对植物躲避不良环境条件，维持生存繁衍起着非常重要的作用。而植物本身亦进化出一套非常复杂且非常精确的调控网络来控制种子休眠相关基因的表达和沉默。本研究拟从表观遗传调控入手，通过酵母双杂交、Pull-Down、BiFC以及CoIP实验验证组蛋白甲基化转移酶SUVH5与组蛋白去乙酰化酶HDA19互作，并且利用hda19/suvh5双突变体以及ChIP-qPCR等实验阐明SUVH5与HDA19互作在种子休眠过程中所起到的生物学功能。本项目研究将有助于全面阐明表观遗传修饰参与种子休眠调控的分子机制，同时对我国种质资源的开发与利用具有重要的理论意义和应用价值。

种子休眠控制着种子萌发的时刻，对种子植物的适应性和进化起着重要作用。因此，对休眠调控的深入理解将有利于生态认识和作物管理。.本项目主要研究表观遗传修饰在种子休眠调控中的作用，并深入探究了组蛋白去乙酰化酶HDA19和组蛋白甲基转移酶SUVH5调控种子休眠的分子机制。主要研究结果如下：.（1）利用酵母双杂交、GST pull-down以及免疫共沉淀实验证明了HDA19和SUVH5在植物体内和体外都相互作用。.（2） HDA19和SUVH5的基因突变会导致种子休眠的增强。此外，双突变体hda19-suvh5的种子休眠水平高于单突变体hda19或suvh5。.（3）与野生型植株相比，NCED9、ABI3以及RGA等与种子休眠相关的基因在单突变体或双突变体中的表达量都有不同程度的增加。.（4）染色质免疫共沉淀实验证明基因表达量的增加总是伴随着组蛋白H3乙酰化水平的增加以及H3K9的双甲基化水平的减少。.（5）染色质免疫共沉淀实验表明HDA19可直接锚定在种子休眠相关基因的启动子区域，从而调控这些基因的表达并最终影响种子休眠。.这些研究结果说明表观遗传修饰酶HDA19和SUVH5在植物体内相互作用，并在调控种子休眠过程中共同发挥着重要的生物学功能。本项目对于深入了解种子休眠特性的形成和调控机制有着重要的参考价值，对适时采集和处理种子有着重大的应用价值，并且有助于培育适度休眠的新品种，对农作物生产具有十分重要的意义。.