Rośliny wytwarzające bardzo energiczne nasiona zdolne do kiełkowania i tworzenia siewek są niezbędne do ich rozmnażania i stanowią cenną cechę w uprawach. Nasiona roślin uzyskują zdolność kiełkowania w późnej fazie dojrzewania nasion. Nie wiadomo jednak, w jaki sposób ustalana jest zdolność do kiełkowania i rozwój postembrionalny.
Przeprogramowanie epigenetyczne jest procesem bardzo czasowym i przestrzennym, niezbędnym do różnicowanie komórkowe i przemian rozwojowych u zwierząt i roślin. Naukowcy pod kierunkiem dr Jiang Danhua z Instytutu Genetyki i Biologii Rozwoju (IGDB) Chińskiej Akademii Nauk (CAS) odkryli, że włączenie wariantu histonu H3.3 do chromatyny jest kluczem do powstawania kiełkowania i post - zdolność rozwoju embrionalnego w nasionach.
W tym badaniu odkryli, że całkowita utrata H3.3 u Arabidopsis thaliana silnie upośledza kiełkowanie nasion i następujący po nim rozwój siewek, chociaż najwyraźniej nie wpływa to na tworzenie się nasion.
Dalsze analizy wykazały, że H3.3 ulega silnej ekspresji pod koniec dojrzewania nasion i jego ekspresja na tym etapie jest niezbędna i wystarczająca do kiełkowania nasion.
Następnie wykazali, że czasowe odkładanie H3.3 w regionach regulatorowych genu 5' w dojrzałych nasionach zapewnia dostępność chromatyny, która zapowiada kompetencję transkrypcyjną dla genów kiełkowania i rozwoju postembrionalnego.
Co ciekawe, chociaż H3.3 jest stopniowo usuwany z końców genu 5 'podczas kiełkowania, kompetencja transkrypcyjna genu ustanowiona przez H3.3 jest utrzymywana dzięki stałemu dostępowi chromatyny, który prawdopodobnie czynniki transkrypcyjne.
Odkryli również, że H3.3 jest stale ładowany na końcach genów 3', co koreluje z metylacją DNA ciała genu i ograniczeniem dostępności chromatyny i tajemniczą transkrypcją w tym regionie.
Ich odkrycia odkrywają mechanizm epigenetyczny, który „odblokowuje” postembrionalne potencjały rozwojowe w dojrzałych nasionach. Zapewni to podstawę do dalszych badań wigoru nasion, mniej dobrze zbadanej dziedziny, zwłaszcza w Poziom molekularny, ale niezwykle ważne dla rolnictwa i przemysłu nasiennego.
Ta praca zatytułowana „Odkładanie histonu H3.3 w nasionach ma zasadnicze znaczenie dla postembrionalnej kompetencji rozwojowej Arabidopsis” została opublikowana w Nature Communications w grudniu 13.