我国科学家揭示可变剪接调控水稻矿质营养稳态
时间： 2018-09-28 点击次数：次 作者：
近日，Plant Cell在线发表了南京农业大学郑录庆团队在题为“Alternative Splicing Plays a Critical Role in Maintaining Mineral Nutrient Homeostasis in Rice (Oryza sativa)” 的研究论文。该研究揭示了植物在可变剪接水平调控了响应营养缺乏响应且剪接因子家族蛋白SR在调控磷素转运与分配中发挥重要作用的机制，为作物养分高效育种改良提供了新的重要理论依据。
可变剪接是生物体内普遍存在的现象，pre-mRNAs的可变剪接可以提高转录组和蛋白组的多样性，并且广泛参与一系列的生物学过程，但是关于可变剪接如何调控植物体内矿质元素代谢仍然不清楚。为了弄清可变剪接在这一过程中所起的作用，本研究对不同矿质元素缺乏条件下的水稻RNA-Seq数据进行了系统的生物信息学分析，发现水稻基因组约53.3%含多个外显子的基因存在可变剪接，这些发生差异可变剪接的基因很少会发生差异表达，并且具有很高的元素特异性。表明仅仅关注营养胁迫下的差异表达基因的研究对于阐明植物应对营养胁迫的分子机制远远不足。丝氨酸精氨酸丰富（SR）蛋白是已被报道的参与pre-mRNAs剪接的重要RNA结合蛋白，为了证实可变剪接在元素代谢中的调控作用，本研究对SR基因突变体应对营养胁迫及矿质元素的吸收转运进行分析，结果显示多个SR突变体体内Zn、Mn和P含量发生了改变，且其中三个SR蛋白可能参与到了P的吸收以及在叶片和地上部的再分配。进一步揭示了可变剪接在水稻矿质营养代谢中发挥了重要作用。该研究首次在可变剪接水平系统分析了水稻体内的缺素响应机制，此外建立了适用于分析模式作物水稻的可变剪接的系统分析方法。拓宽了人们对植物响应非生物胁迫过程的认知，为今后培育营养元素高效利用品种提供了理论依据。
该研究由南京农业大学郑录庆课题组完成，沈振国教授、刘静娴、曹鹏飞、唐敏、石慧超、王武建、李巧璐等师生，以及来自澳大利亚拉筹伯大学Whelan Jim教授及Oliver博士也参与了本项研究。相关工作得到国家重点研发专项、国家自然科学基金以及中央高校基本业务费的资助。