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植物所與基因組所合作研究發(fā)現(xiàn)mRNA m5C修飾調(diào)控水稻高溫敏感性
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(yùn)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(duì)5-甲基胞嘧啶（m5C）修飾的生物學(xué)功能了解較少。
中科院植物所種康院士團(tuán)隊(duì)與中科院北京基因組所楊運(yùn)桂研究員團(tuán)隊(duì)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(gè)OsNSUN2依賴的m5C位點(diǎn)，其中的三分之一位點(diǎn)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(jìn)而導(dǎo)致光依賴的活性氧積累。核糖體印跡測(cè)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(zhǎng)。
該研究成果于2020年4月9日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Developmental Cell。植物所博士后唐永嚴(yán)和北京基因組所博士生高純純?yōu)檎撐墓餐谝蛔髡撸N康院士和楊運(yùn)桂研究員為共同通訊作者。該研究得到國(guó)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(duì)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(guó)科學(xué)院植物研究所
中國(guó)植物學(xué)會(huì)
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