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文献解读 | Nanopore Direct RNA测序揭示干旱胁迫下次生木质部的N6-甲基腺嘌呤调控

 

基因表达调控发生在转录、mRNA前体加工修饰、mRNA稳定性和mRNA翻译水平等水平上。RNA转录后调控事件包括加帽、剪切、表观修饰、多聚腺苷酸化和加尾等。转录后调控在植物非生物胁迫中扮演着重要的角色。干旱胁迫是最常见的自然灾害,然而,干旱下木本植物次生木质部中表观转录和蛋白层面响应的分子机制探究较为缺乏。

 

近日,福建农林大学海峡联合研究院林学中心顾连峰教授研究组在Plant Physiology发表了题为“Drought induces epitranscriptome and proteome changes in stem-differentiating xylem of Populus trichocarpa”的研究论文,揭示了毛果杨次生木质部中RNA全长转录本比率、N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m6A)修饰率、Poly(A)位点及Poly(A)长度随着干旱胁迫所发生的动态性变化,并揭示了几者之间潜在的相互分子调控网络,特别是发现干旱胁迫下ABA相关蛋白和木材发育相关基因 (纤维素、半纤维素和木质素) 胁迫应答的表观调控。

 

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该研究将经过5天和7天干旱处理后的毛果杨次生木质和对照材料比较,发现干旱胁迫下毛果杨次生木质部中整体的全长转录本比例呈下降趋势,干旱胁迫导致基因表达和蛋白相关性降低。m6A影响着RNA的稳定性和多聚腺苷酸化等功能,本研究发现在干旱胁迫下次生木质部纤维素合成、半纤维素和木质素合成相关的转录本m6A修饰率明显升高,但其基因表达水平及蛋白表达量却下降,推测m6A修饰在干旱胁迫下可能负调控木材发育相关基因的表达。选择性多聚腺苷酸化会产生不同UTR的转录本,也可以导致编码不同的蛋白,该研究发现干旱胁迫下大部分基因发生了近端Poly(A)到远端Poly(A)位点的变换。进一步地发现高表达基因呈现更短的Poly(A)加尾长度,而干旱胁迫下Poly(A)尾长度较长的转录本比例升高。

 

图一 干旱胁迫下次生木质部的表观调控模式

 

综上,该研究系统解析了杨树次生木质部中RNA的降解、RNA修饰、选择性多聚腺苷酸化、Poly(A)尾长度及蛋白在干旱胁迫下的动态变化及其潜在关联 (图一)。该研究为后续抗逆林木遗传材料的培育提供了理论指导。

 

福建农林大学林学中心博士高宇帮刘旭庆为论文共同第一作者,顾连峰教授为通讯作者。北京林业大学李瑞丽副教授和东北林业大学李伟教授等参与了本项目。福建农林大学林学院硕士生金炎冬、吴季等也参与了该研究。该研究得到了国家重点研发项目和福建农林大学林学院高峰学科的支持。


论文链接:

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac272

 
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