我校玉米團隊揭示circRNA直接參與植物干旱脅迫應答
【摘要】近日，The Plant Journal雜志在線刊發(fā)了我校代明球教授課題組題為“A large-scale circular RNA profiling reveals universal molecular mechanisms responsive to drought stress in maize and Arabidopsis”的研究論文。該研究通過大規(guī)模測序和轉基因的方法揭示了circRNA在玉米和擬南芥應對環(huán)境干旱脅迫中扮演的重要作用，為作物的抗旱遺傳改良提供了新的思路與理論基礎，為玉米抗旱育種提供了潛在的新型分子標記。
超表達circGORK可以增強植物的耐旱性
我校玉米團隊揭示circRNA直接參與植物干旱脅迫應答
通訊員：張佩 何能
玉米是世界上主要的糧食作物與科學研究的模式植物，而日益嚴峻的全球氣候變暖對其生長發(fā)育、產量形成都是一個不容忽視的威脅。研究玉米應對干旱脅迫的分子機制、挖掘抗旱分子標記，對加快玉米抗旱新品種培育意義重大。環(huán)狀RNA (circular RNA, circRNA) 是一類呈閉合環(huán)狀結構、不易被RNA外切酶降解的非編碼RNA，在發(fā)現(xiàn)之初僅被看作轉錄的“垃圾”和“噪音”，直到近年才被發(fā)現(xiàn)與人類疾病的發(fā)生息息相關，逐漸成為了動物研究領域的熱點和重點。相比動物，植物circRNA的研究要滯后得多，已有的研究多是通過測序和生信分析鑒定circRNA在植物發(fā)育過程或者逆境脅迫中的種類或者特征，進行到功能研究的極少，尤其是circRNA是否直接參與包括抗旱在內的非生物脅迫應答，迄今未見報道。
近日，The Plant Journal雜志在線刊發(fā)了我校代明球教授課題組題為“A large-scale circular RNA profiling reveals universal molecular mechanisms responsive to drought stress in maize and Arabidopsis”的研究論文 (doi: 10.1111/tpj.14267)。該研究通過大規(guī)模測序和轉基因的方法揭示了circRNA在玉米和擬南芥應對環(huán)境干旱脅迫中扮演的重要作用，為作物的抗旱遺傳改良提供了新的思路與理論基礎，為玉米抗旱育種提供了潛在的新型分子標記。
在該研究中，作者通過對不同干旱程度的玉米及擬南芥苗期葉片進行circRNA及轉錄組測序，分別檢測到了2174和1354個高可信度的circRNA，其中大部分在干旱處理前后存在表達量差異，表明在植物中存在大量與干旱脅迫應答相關的circRNA，后續(xù)的PCR及熒光定量PCR結果也證實了這一結論。此外，在玉米和擬南芥所產生circRNA的宿主基因 (host gene) 中，同源基因達到40%，涉及多種保守的信號通路，表明circRNA調控植物抗旱在不同物種中既有保守性也存在物種差異性。同時，作者還發(fā)現(xiàn)玉米中circRNA的產生與sRNA的富集呈顯著負相關，推斷植物circRNA可能也存在分子海綿作用，通過調控sRNA在植物體內的含量進而調控靶基因的表達。在368份玉米自交系中，circRNA宿主基因中存在大量與circRNA表達和干旱脅迫響應顯著關聯(lián)的SNP/InDel位點，從遺傳學上給出了circRNA參與植物抗旱脅迫應答的證據，相關的SNP/InDel以及circRNA可作為玉米抗旱選育潛在的新型分子標記。為進一步驗證circRNA的功能，作者在擬南芥中超量表達了circGORK (guard cell outward-rectifying K+-channel)，發(fā)現(xiàn)轉基因家系的種子萌發(fā)對ABA超敏感，且植株表現(xiàn)出更加耐旱的表型，表明circGORK是擬南芥干旱脅迫應答正調控因子，為circRNA直接調控干旱脅迫應答提供了有力證據。
我校遺傳改良國家重點實驗室的博士生張佩、碩士范淵和博士生孫霄鵬為該論文的第一作者，代明球教授為該論文的通訊作者。我校玉米組李林教授、美國Wilkes University的William Terzaghi教授、法國Université d'Angers的Etienne Bucher教授也參與了這項工作。該研究受到科技部支撐計劃 (2015BAD02B01)、十三五國家重點研發(fā)計劃 (2016YFD0100600)、作物遺傳改良國家重點實驗室自主創(chuàng)新計劃 (ZW13A0401) 的資助。
文章鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.14267
版權與免責聲明：本網頁的內容由收集互聯(lián)網上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com