东北是我国优质粳稻主产区（占全国产量17%-18%），其长日照条件和有限积温严重制约水稻品种的适应性。水稻的开花时间直接影响生物量积累与产量形成，早花导致营养生长期不足，晚花则受制于生育期限制。目前，尽管已建立较完善的抽穗期调控网络，但利用东北主栽品种挖掘新的微效基因，解析其单体型特征和遗传机制，对培育适应高寒地区的早熟高产新品种至关重要。

为此，东北地理所水稻分子育种团队近年来围绕水稻抽穗期调控研究和分子育种方面开展深入研究，团队选用东北优质品种通禾899与优良品系K4构建遗传群体，克隆了抽穗期候选基因JMJ720（JumonjiC720）。遗传学实验证实JMJ720负调控水稻开花，jmj720突变体表现为早熟不减产的特性（图1A，B）。JMJ720具有H3K9me2去甲基化酶活性（图1C），能与POH1互作，且POH1延迟开花的功能依赖于JMJ720。鉴于Hd1是POH1的直接靶基因，文章进一步探索了JMJ720与Hd1的关系，发现Hd1启动子区域的H3K9me2修饰水平在jmj720突变体、jmj720 POH1 OE双突变体中显著上升（图1D），且jmj720 hd1 poh1三突变体开花时间早于jmj720单突变体，与hd1单突变体抽穗期相似（图1E），这些结果证实了Hd1位于JMJ720和POH1的下游。据此揭示了POH1-JMJ720-Hd1调控模式（图1F）：在野生型植株中，POH1通过招募组蛋白去甲基化酶JMJ720降低Hd1位点的H3K9me2甲基化水平，从而增强Hd1表达并抑制开花。而在jmj720突变体中，Hd1位点的H3K9me2水平升高，阻碍了POH1介导的转录激活作用，导致Hd1表达量下降，最终表现为早花表型。该项研究首次揭示了组蛋白去甲基化酶JMJ720通过表观遗传修饰调控水稻开花的新机制，为破解东北寒地水稻“早熟与稳产”矛盾提供了新的靶点。

相关研究成果近日以题为《JMJ720 regulates flowering time in rice via H3K9 demethylation of Hd1》发表于国际期刊Plant Biotechnology Journal。东北地理所水稻分子育种学科组李秀峰副研究员为第一作者，卜庆云研究员为通讯作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所宋显伟研究员和朱家平博士也参与了该项工作。研究得到国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院青年创新促进会项目等项目联合资助。

图1. JMJ720调控调控水稻开花的分子机制

论文信息：Xiufeng Li*,Jiaping Zhu,Xiaojie Tian,Yingxiang Liu,Jiaming Wei,Zhipeng Hong,Xin Jin,Chunxiao Chen,Zhenyu Wang,Jiaqi Tang,Xianwei Song,Qingyun Bu*. JMJ720 regulates flowering time in rice via H3K9 demethylation of Hd1,Plant Biotechnology Journal,2025,doi:10.1111/pbi.70206.

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70206