《研究揭示水稻开花分子调控新机制》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-05-22
  •     近日,南京农业大学教授、中国工程院院士万建民团队与北京大学教授贾桂芳团队合作,在《分子植物》(Molecular Plant)发表了研究论文。该论文揭示了RNA结合蛋白通过m6A途径介导的相分离过程调控水稻抽穗期的机制。

        南京农业大学供图水稻抽穗期是决定品种地区和季节适应性的关键性状,影响水稻的产量和品质。挖掘新的抽穗期基因,解析抽穗期分子调控机制,对培育高产、优质、广适的水稻品种具有重要意义。m6A是指RNA分子中腺嘌呤的N6位置上发生的甲基化修饰,是真核生物mRNA中最常见和最重要的RNA修饰之一。研究发现该修饰被m6A阅读器识别后具有影响mRNA的稳定性、前体RNA的剪接、选择性多聚腺苷酸化和促进翻译等生物学功能。然而,水稻抽穗期是否受到m6A途径的调控并不清楚;另外,近年来的研究发现m6A还会参与翻译抑制过程,但是其分子机制仍有待解析。该研究定位克隆到一个在长短日照均能促进水稻抽穗的基因EHD6,其在细胞质内呈现散点状分布,并编码一个RNA结合蛋白。进一步研究发现,EHD6能够与含有YTH结构域的m6A阅读器蛋白YTH07互作。研究不仅发现了RNA结合蛋白通过与YTH家族互作高效结合m6A的现象,揭示了m6A通过相分离抑制蛋白积累的分子机制,还为水稻抽穗期调控提供了EHD6、YTH07等基因资源。万建民课题组崔松博士和贾桂芳课题组宋培哲博士后为论文共同第一作者,万建民、周时荣和贾桂芳为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、江苏省自然科学基金项目和生物育种钟山实验室项目的资助。相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.05.002

  • 原文来源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/5/522409.shtm
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    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2022-10-31
    •   与动物中piRNA类似,单子叶植物生殖细胞中产生大量21-和24-nt phasiRNA参与雄配子发育,特别是极端温度下的育性调控,而有关phasiRNA的合成机制及功能调控却知之甚少。   近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员曹晓风研究组在Science China Life Sciences上,发表了题为Mobile ARGONAUTE 1d binds 22-nt miRNAs to generate phasiRNAs important for low-temperature male fertility in rice的论文,揭示了OsAGO1d可从花药壁细胞移动到花粉母细胞,通过结合22-nt miRNA介导phasiRNA的合成以维持水稻低温育性。   前期研究发现,phasiRNA的合成需要22-nt miR2118和miR2275与AGO蛋白形成沉默复合体介导PHAS转录本起始切割,随后在RDR6及DCLs的加工下,产生成熟的21-和24-nt phasiRNA (Johnson et al., 2009;Song et al., 2012a;Song et al., 2012b;Teng et al., 2020)。其中,具有5′C特征的21-nt phasiRNA可装载进入AGO蛋白家族的MEL1中参与减数分裂调控(Nonomura et al., 2007;Komiya et al., 2014),而参与phasiRNA产生和发挥功能的其他AGO蛋白尚且未知。   研究发现,水稻OsAGO1d受低温诱导表达,而OsAGO1d敲除突变株在低温下绒毡层降解延迟,导致雄性不育。科研人员通过RNA免疫共沉淀实验,发现OsAGO1d主要结合带有5′U 的21-nt phasiRNA、miR2118及miR2275家族成员。研究通过全基因组小RNA测序发现OsAGO1d介导了近千个PHAS位点phasiRNA的产生。RNA原位杂交结果显示,OsAGO1d主要在花药壁细胞中转录,而免疫荧光与免疫金标的结果则显示OsAGO1d蛋白更多的在花粉母细胞中积累,表明OsAGO1d蛋白质可从花药壁细胞移动到花粉母细胞中。为探究OsAGO1d的移动对phasiRNA合成的重要作用,科研人员通过分析依赖于OsAGO1d的phasiRNA组织表达及在花粉母细胞中的分布比例,揭示OsAGO1d在花药壁细胞中结合miR2118从而负责21-nt phasiRNA的产生,而OsAGO1d移动到花粉母细胞中主要结合miR2275产生24-nt的phasiRNA。该研究解析了OsAGO1d介导phasiRNA代谢在低温育性调控的重要作用,其可移动的特性精细调控了不同长度phasiRNA的时空分布,为花药发育过程中花药壁与花粉母细胞之间信号交流奠定了新的物质基础。   研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项及中国科学院前沿科学重点研究计划的支持。
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