[發明專利]一種水稻組蛋白去甲基化酶基因OsJMJ706及其編碼蛋白與應用

無效

• 申請號: 200810048767.6
• 申請日: 2008-08-12
• 公開（公告）號: CN101363025A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 周道繡;孫前文
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N15/52
• 分類號: C12N15/52;C12N9/00;A01H1/00;A01H5/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體涉及一種水稻組蛋白去甲基化酶基因及其編碼蛋白與應用。本發明提供了一種新的水稻組蛋白去甲基化酶基因OsJMJ706，該基因失活可導致水稻花發育異常，內、外穎殼發育異常或缺失，種子變小，用western?blot方法檢測發現其有去除組蛋白H3K9me3和H3K9me2位點甲基化的酶活性。本發明提供了這個基因的核酸序列以及其蛋白序列與其應用。

背景技術

組蛋白修飾相關的酶在動植物生長發育過程中起到重大作用，例如常見的雜種優勢、核仁顯性、春化作用、Paramutation、轉基因沉默、轉座子激活、基因組印記、DNA甲基化、RNA編輯以及X染色體失活等均發現有此類酶的參與。這類酶包括組蛋白去乙酰化酶(Histone?deacetylases，HDAC)，組蛋白甲基轉移酶(Histone?methyltransferases，HMT)以及最近才發現的組蛋白去甲基化酶(Histone?demethylase，HDM)，這些修飾酶類的功能在動物以及酵母等模式生物中研究的較為清楚，但目前在植物中特別是單子葉模式植物水稻中研究的較少。已經取得的一些成果證實這些組蛋白修飾酶對植物生長發育起著重要的作用。

組蛋白去甲基化酶(Histone?demethylase，HDM)是最近幾年發現的一類組蛋白修飾酶基因(Klose，R.J等，JmjC-domain-containing?proteins?and?histone?demethylation.Nat.Rev.Genet.(2006)，7，715-727.)，可以移除被甲基化修飾的組蛋白尾部的甲基，與組蛋白甲基轉移酶(HMT)的功能相反。近期在人類中新發現JmjC家族成員(含有共同的Jumonji?C(JmjC)結構域家族基因)具有組蛋白去甲基化酶的功能，并且有位點特異性(Klose，R.J等，Regulation?of?histone?methylation?by?demethylimination?anddemethylation.Nature?reviews，(2007)，8，307-318)。

通過生物信息學發現水稻(Oryza?sativa)JmjC家族有約20個成員，擬南芥有21個JmjC家族成員。其中先前的研究證實AtRef6基因控制擬南芥的開花時間(Noh，B等，Divergent?roles?of?a?pair?ofhomologous?jumonji/zinc-finger-class?transcription?factor?proteins?in?the?regulation?ofArabidopsis?flowering?time.Plant?Cell，(2004)，16，2601-2613.)，但并沒有證實該基因具有組蛋白去甲基化酶的活性或與這種酶活性相關。Saze等通過篩選突變體，發現含有jmjC結構域的基因IBM1突變失活可引起BONSAI基因DNA甲基化增加(Saze，H等，Control?of?genic?DNA?methylation?by?a?jmjCdomain-containing?protein?in?Arabidopsis?thaliana.Science，(2008)，New?York，N.Y?319，462-465.)，證明含jmjC結構域基因IBM1可控制基因的DNA甲基化。然而到目前為止，未見有文獻報道含jmjC結構域基因在水稻中的功能。

通過對本申請人突變體數據庫的搜索并驗證(詳細過程參見具體實施方式)，OsJMJ6有兩個等位突變體，分別命名為jmj6-1和jmj6-2，它們插入同一個intron的不同位置，田間表型觀察發現兩個等位突變體花發育異常，內、外穎殼發育異常或缺失，種子變小，經PCR檢測為共分離，RT-PCR檢測發現突變體中OsJMJ6基因無表達，western?blot分析發現突變體中組蛋白修飾水平與野生型相比發生了很大的變化，突變體中組蛋白H3K9me2和H3K9me3修飾位點甲基化積累，而H3K9me1水平恰恰相反。已有的結果顯示OsJMJ6為組蛋白H3K9位去甲基化酶，并且與水稻花發育相關。

目前已基本闡明雙子葉植物花器官發育遺傳調控的分子機理，但對單子葉植物花器官發育調控尚知之甚少。作為單子葉模式植物，水稻的花在單子葉植物花器官中也具有代表性。對OsJMJ706突變體的深入研究，將從新的角度來闡述水稻花發育調控的分子機理。