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转录活跃的染色质区,通常组蛋白酰化修饰是富集的,调控基因表达,在植物生长发育和响应逆境胁迫过程中发挥重要作用。在众多的酰化修饰中,组蛋白乙酰化修饰（Kac）是研究最广泛的酰化修饰,而巴豆酰化修饰（Kcr）是一种新型酰化修饰。组蛋白乙酰化修饰水平主要由组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltranferases,HATs）和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases,HDACs）共同催化调控,是动态可逆的修饰状态,并且在动物中有报道HATs/HDACs也可以调控巴豆酰化修饰水平。OsHDA702是水稻组蛋白去乙酰化酶RPD3/HDA1家族重要成员,近年来已有报道表明OsHDA 702通过调控组蛋白乙酰化来影响水稻根系发育,但具体的作用机制目前尚未解析清楚,另外它是否可以调控组蛋白巴豆酰化来影响水稻的生长发育,还未见报道。本研究通过利用生物信息学、分子遗传学和表观基因学等多学科研究手段对水稻组蛋白去乙酰化酶基因OsHDA 702的功能进一步解析,并探索其在组蛋白巴豆酰化中的作用。相关研究结果如下:1.OsHDA 702基因启动子分析:OsHDA702基因启动子区存在ABA响应元件、乙烯响应元件、损伤响应元件和光响应元件等应激反应和激素相关的顺式作用元件,初步表明OsHDA702可能在生物胁迫和非生物胁迫中发挥重要作用。2.OsHDA 702基因的表达特征和亚细胞定位分析:该基因在水稻品种日本晴的穗和叶鞘中表达量相对较高,在种子和枝梗中有一定的表达,在苗期根和叶中表达相对低,但在苗期根与叶中的表达存在一定的节律性。通过原生质体瞬时转化和烟草瞬时表达实验证实了 OsHDA702蛋白定位于细胞核和细胞膜中。3.OsHDA702基因相关遗传材料的构建与主要农艺性状分析:以水稻品种日本晴为背景构建了 OsHDA 702基因的敲除、过表达、干扰等遗传材料。其中利用CRISPR/Cas9技术获得了OsHDA 702三种不同突变类型的纯合突变体,仅弱突变类型Oshda702-3（E4,GGATCC缺失）植株能够进入生殖生长期,同时株高变矮,百粒重降低,结实率差,粒长、粒厚均显著性降低;RNAi株（OsHDA 702-RI）与敲除植株有相似表型,但株型更紧凑;过表达植株（OsHDA702-OE）株型松散,百粒重增加,粒长、粒厚均显著增加。4.OsHDA 702基因对种子萌发的影响:通过不同浓度ABA对不同遗传材料进行种子萌发鉴定发现正常情况下OsHDA 702-OE的种子较WT萌发率高,而Oshda702-3和OsHDA702-RI较WT萌发率低。随着ABA浓度的增加,种子的萌发受到抑制增强,其中OsHDA 702-OE株系的种子受到抑制更为明显。表明OsHDA702在种子的萌发过程中起着重要的调节作用,对ABA浓度更为敏感。5.OsHDA 702基因对苗期根系发育的影响:在苗期根系发育中,OsHDA 702突变体幼苗水稻根系形成受阻,Oshda702-3和OsHDA702-RI株系较WT的初生根变短,不根数减少,侧根短且分布不均匀。而OsHDA 702-OE株系较WT的初生根变长,不定根数增加,侧根长且分布均匀。在Oshda702-3中参与抑制根系形成的基因OsAUX1、OsNRR的表达量明显上调,转录抑制因子相关基因OsNAC2、OsNAC6也明显上调。而在OsHDA702-OE植株中这些基因的表达水平均下降。6.OsHDA702调控根系发育基因的组蛋白巴豆酰化水平:Western blot分析显示OsHDA 702突变体中组蛋白H3乙酰化水平升高,特异位点上乙酰化和巴豆酰化修饰增多,与OsHDA 702-OE植株中结果相反。ChIP-qPCR结果显示,上述4个基因的启动子区域和基因本体区H3K18cr的修饰水平均上调。初步表明OsHDA702主要通过去除H3K18巴豆酰化修饰来调控OsAUX1等负调控水稻根系发育相关基因的表达水平。综上所述,OsHDA702不仅可以去除组蛋白乙酰化修饰,同时可以去除组蛋白去巴豆酰化,能促进种子萌发,并正调控水稻根系的形成,进而影响植株地上性状。相关研究为解析OsHDA702在调控水稻根系发育中的作用奠定基因资源和理论基础。