成功案例| CUTTag多组学揭示谷物胚乳发育与灌浆的表观遗传机制

文章信息

文章标题：The Fie1-PRC2 complex regulates H3K27me3 deposition to balance endosperm filling and development in cereals

文章主题：表观多组学揭示 Fie1-PRC2 通过 H3K27me3 动态修饰协调谷物胚乳发育与灌浆

发表期刊：Plant Communications

影响因子：IF=11.6

研究背景

谷物（如玉米和水稻）的胚乳是人类重要的营养来源，其发育过程涉及细胞增殖与储存物质（如醇溶蛋白和淀粉）合成的精密协调，但这一平衡背后的分子机制尚不清楚。多梳抑制复合物2（PRC2）介导的组蛋白H3K27me3修饰在植物发育中起关键调控作用，而Fie1作为禾本科植物特有且籽粒特异表达的PRC2核心亚基，其功能长期未明。因此，本研究旨在解析Fie1-PRC2复合物如何通过表观遗传机制调控胚乳发育与灌浆过程，以揭示谷物籽粒形成的关键调控网络。

研究思路

研究结论

该研究结合CUT&Tag、ChIP-seq、RNA-seq等技术，揭示了玉米和水稻中籽粒特异性表达的Fie1-PRC2复合物在胚乳发育早期通过沉积H3K27me3修饰，同时抑制醇溶蛋白基因的过早表达和MADS类转录因子介导的细胞过度增殖，从而在储存物质积累与细胞扩增之间建立精细平衡。这一表观遗传调控机制是禾本科作物进化出的特有策略，对保障正常籽粒大小和营养组成至关重要，为谷物产量与品质的分子设计育种提供了关键靶点。

部分结果展示

玉米胚乳填充过程中H3K27me3修饰图谱的绘制