n planter er det afgørende for deres formering at producere meget kraftige frø, der er i stand til at spire og etablere frøplanter, og det er en værdifuld egenskab i afgrøder. Plantefrø opnår spireevne i det sene frømodningsstadium. Det vides dog ikke, hvordan spiringen og den post-embryonale udviklingskompetence etableres.
Epigenetisk omprogrammering er en meget tidsmæssig og rumlig proces, der er afgørende for cellulær differentiering og udviklingsmæssig overgang hos dyr og planter. Forskere ledet af Dr. Jiang Danhua fra Institute of Genetics and Developmental Biology (IGDB) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) fandt ud af, at inkorporeringen af en histonvariant H3.3 i kromatinen er nøglen til dannelsen af spiring og post. -embryonal udviklingskapacitet i frø.
I denne undersøgelse fandt de, at et fuldstændigt tab af H3.3 i Arabidopsis thaliana stærkt svækker frø spiring og den følgende kimplanteudvikling, selvom det tilsyneladende ikke påvirker frødannelsen.
Yderligere analyser afslørede, at H3.3 er stærkt udtrykt mod slutningen af frømodning, og dets ekspression på dette stadium er essentiel og tilstrækkelig for frøspiring.
De viste derefter, at en tidsmæssig aflejring af H3.3 ved de 5'-genregulerende regioner i modne frø etablerer kromatintilgængelighed, der præfigurerer transkriptionel kompetence for spiring og post-embryonale udviklingsgener.
Spændende nok, selvom H3.3 gradvist fjernes fra 5'-genenderne under spiring, opretholdes gentranskriptionskompetencen etableret af H3.3 af vedvarende kromatinadgang, som sandsynligvis vil transkriptionsfaktorer.
De fandt også, at H3.3 konstant lades ved 3'-genenderne, hvilket korrelerer med genlegemets DNA-methylering og begrænsningen af kromatin-tilgængelighed og kryptisk transkription i denne region.
Deres resultater afslører en epigenetisk mekanisme, der "låser op" for de post-embryonale udviklingspotentialer i modne frø. Det vil give et grundlag for den videre undersøgelse af frøstyrke, en mindre velundersøgt mark især ved molekylært niveau, men af afgørende betydning for landbruget og frøindustrien.
Dette arbejde med titlen "Histone H3.3-aflejring i frø er afgørende for den post-embryonale udviklingskompetence i Arabidopsis" blev offentliggjort i Nature Communications i december 13.