中國植物學(xué)會理事長種康院士合作研究發(fā)現(xiàn)水稻適應(yīng)高溫的新機制
全球氣溫變暖帶來的異常高溫常常影響水稻的生產(chǎn)。耐受溫度脅迫是水稻重要的農(nóng)藝性狀,受到多基因遺傳控制以及DNA和組蛋白等修飾的表觀遺傳調(diào)節(jié)。mRNA修飾是一種重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控方式,它調(diào)控mRNA的成熟、加工、三維結(jié)構(gòu)形成、運輸、翻譯及穩(wěn)定性等過程,其中6-甲基腺嘌呤(m6A)修飾的研究比較深入,而對5-甲基胞嘧啶(m5C)修飾的生物學(xué)功能了解較少。
中國植物學(xué)會理事長,中科院植物所種康院士團隊與中科院北京基因組所楊運桂研究員團隊合作,完成了水稻的mRNA m5C甲基化圖譜,并鑒定到了mRNA m5C甲基轉(zhuǎn)移酶——OsNSUN2。osnsnu2缺失突變體表現(xiàn)出明顯的溫度敏感表型,通過比較分析野生型和突變體的mRNA m5C甲基化圖譜,發(fā)現(xiàn)了527個OsNSUN2依賴的m5C位點,其中的三分之一位點都分布在編碼葉綠體蛋白的mRNA上。轉(zhuǎn)錄組、蛋白組鑒定以及生理學(xué)分析表明,在36°C條件下,osnsnu2突變體的葉綠體功能紊亂,進而導(dǎo)致光依賴的活性氧積累。核糖體印跡測序和熒光素酶技術(shù)發(fā)現(xiàn)m5C修飾能夠提高mRNA翻譯效率。這些結(jié)果說明甲基轉(zhuǎn)移酶OsNSUN2通過調(diào)節(jié)水稻mRNA的m5C修飾,以維持水稻在較高溫度下的正常生長。
該研究成果于2020年4月9日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Developmental Cell。植物所博士后唐永嚴和北京基因組所博士生高純純?yōu)檎撐墓餐谝蛔髡?,種康院士和楊運桂研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580720301933?via%3Dihub

A,OsNSUN2調(diào)控水稻高溫適應(yīng)過程的工作模式圖;B,osnsun2葉片類病斑表型;C,osnsun2植株對高溫的敏感性,三葉期植株36°C處理兩周并恢復(fù)培養(yǎng)三周后。標(biāo)尺為5 cm。
文章來源:中國科學(xué)院植物研究所

中國植物學(xué)會
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