水稻抽穗期是決定水稻種植區(qū)域和適應性的一個重要農藝性狀。調控水稻抽穗期基因關系網絡復雜，目前普遍認為在水稻中存在2條相對保守的調控途徑：（Hd1-Hd3a/RFT1）和（Ghd7-Ehd1-Hd3a/RFT1）。Ehd1（Early heading date 1）作為開花關鍵因子，直接促進下游成花素基因Hd3a和RFT1的表達，同時在其上游受多個開花抑制因子（如Ghd7、DTH8、Hd2、OsMADS56、Hd16）和開花促進因子（如Ehd4、Ehd3、Ehd2、Hd18、OsMADS50、Hd17）的調控。盡管很多個水稻抽穗期基因已被鑒定到，但水稻抽穗期關系網絡并不完善，依然需要不斷挖掘新的調控基因，同時進行基因的功能解析，并應用于水稻分子設計育種。

中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所水稻分子育種團隊近年來一直從事水稻抽穗期調控研究和分子育種方面的工作，前期研究探明了Hd2和Hd4是控制東北地區(qū)水稻抽穗期的主效基因，針對Hd2啟動子區(qū)域的uORF的進行基因編輯，可以延遲抽穗期，系統鑒定了其他微效基因，并利用基因編輯技術縮短水稻抽穗期，審定了粳禾系列水稻品種4個?；谝陨涎芯炕A，該團隊與合作者利用分子生物學及遺傳學手段，證實了bZIP71位于Ehd1的上游，通過抑制Ehd1的表達參與水稻抽穗期調控，發(fā)現了調控水稻抽穗期的新基因bZIP71并解析了其分子機制。該項研究發(fā)現一個堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子bZIP71是水稻開花的抑制子，bZIP71過量表達延遲水稻開花，bzip71敲除突變體提早開花。Ehd1、Hd3a和RFT1在bZIP71過量表達植株中低于野生型，在bzip71突變體中高于野生型，研究人員利用遺傳學手段證實了bZIP71負調控水稻的抽穗期。bZIP71蛋白定位于細胞核中，具有轉錄激活活性及DNA結合能力。進一步實驗表明，bZIP71發(fā)揮功能不依賴于Ehd1上游的調控因子Heading date 4（Hd4）、Hd5和Hd2等，而是直接結合到Ehd1的啟動子區(qū)域并抑制其表達。那么，bZIP71作為一個轉錄激活因子是如何發(fā)揮抑制靶基因Ehd1表達的作用的呢？研究發(fā)現，bZIP71與SDG711（SET domain group protein 711）和FIE2（Fertilization independent endosperm 2）存在互作關系，進而招募這兩個多梳抑制復合體2（PRC2）成員到Ehd1啟動子區(qū)域，調控Ehd1的H3K27me3水平（H3組蛋白第27位賴氨酸的三甲基化修飾與基因沉默有關），導致bZIP71過量表達植株中Ehd1的H3K27me3水平顯著升高，在bzip71突變體中降低。此外，bZIP71位于Ehd1的遺傳學上游，而且二者呈現相反的光周期節(jié)律性表達模式。

該項研究揭示了bZIP71調控水稻抽穗期的新機制，其功能發(fā)揮不依賴于Hd2、Hd4和Hd5，而是通過與PRC2的兩個成員SDG711和FIE2的互作，調控Ehd1的H3K27me3水平。

相關研究成果近日以bZIP71 delays flowering by suppressing Ehd1 expression in rice為題在線發(fā)表在Journal of Integrative Plant Biology上。該研究得到了國家自然科學基金和中科院青年創(chuàng)新促進會項目的支持。