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多梳家族蛋白(polycomb group proteins)是首先在果蝇中发现的一大类染色质调节因子。PRC2(polycomb repressive complex 2)是其中最典型的一类复合体,在动物和植物中是高度保守的。对PRC2的研究在动物中最为广泛,自2000年以来在拟南芥中也有很多报道,但是对其在玉米生长发育中所发挥的作用却是了解甚少。本研究利用反向遗传学,通过Crispr-Cas9敲除玉米PRC2核心组分ME探究MEZ1对玉米籽粒发育的影响。我们发现,MEZ1是一个突变后有表型的母本表达的印记基因。携带母本allele的mez1/MEZ1在籽粒发育早期出现胚和胚乳的发育滞后,但是最终能够恢复到野生型的水平,暗示MEZ1可能具有类似于拟南芥ME4的自我调控(autoregulation)的机制。纯合的mez1/mez1的籽粒小、败育。结合生物化学手段,我们首次证实了玉米MEZ1和FIE1处在一个约700 kDa的PRC2复合体中。在mez1/mmez1纯合突变体中,胚乳中的H3K27me3水平几乎完全丧失,证实了 MEZ1是一个有功能的H3K27me3甲基转移酶。虽然籽粒中还同时表达MEZ1的两个旁系同源物MEZ2和MEZ3,但是它们不能弥补MEZ1缺失带来的影响,表明MEZ1在胚乳中发挥的作用是特异的。对转录组数据分析发现MEZ1调控了胚乳细胞化、胁迫响应、激素响应和模式形成(patterning)等过程;印记基因中的 PEG(paternally expressed imprinted genes)受 MEZ1 影响最大。在 BETL中特异表达的基因,受到MEZ1的间接调控。MEZ1可能是上游调控BETL特异表达基因的通用因子。H3K27me3的ChIP-seq结果表明,MEZ1-PRC2的靶基因表达量低,且具有组织表达特异性。靶基因富集在基因转录调控、细胞壁相关、胁迫响应、脂肪酸代谢和氮代谢。同时一些家族的的转录因子基因也有富集。在胚乳发育过程中起着重要调控作用的MADS家族基因也是MEZ1的偏好靶点。全基因组亚硫酸氢盐测序(BS-seq)发现与野生型相比,虽然整体上基因区的DNA甲基化水平升高幅度小,但是受MEZ1调控的转录因子和PEG的甲基化水平变化表现明显。MEZ1可能是CHH island的上游调控因子。MEZ1主要影响的是TE上的DNA甲基化。mez1中TE上CG甲基化水平降低,而CHG和CHH甲基化水平升高。MEZ1可能起着抑制TE内部CHH甲基化的作用。综上,我们的研究揭示了 MEZ1在玉米籽粒发育中不可或缺的作用。