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我室揭示circRNA直接参与植物干旱胁迫应答

信息来源:     发布时间:2019-03-13

近日,The Plant Journal杂志在线刊发了我校玉米团队代明球教授课题组题为“A large-scale circular RNA profiling reveals universal molecular mechanisms responsive to drought stress in maize and Arabidopsis”的研究论文。该研究通过大规模测序和转基因的方法揭示了circRNA在玉米和拟南芥应对环境干旱胁迫中扮演的重要作用,为作物的抗旱遗传改良提供了新的思路与理论基础,为玉米抗旱育种提供了潜在的新型分子标记。

在该研究中,作者通过对不同干旱程度的玉米及拟南芥苗期叶片进行circRNA及转录组测序,分别检测到了2174和1354个高可信度的circRNA,其中大部分在干旱处理前后存在表达量差异,表明在植物中存在大量与干旱胁迫应答相关的circRNA,后续的PCR及荧光定量PCR结果也证实了这一结论。此外,在玉米和拟南芥所产生circRNA的宿主基因 (host gene) 中,同源基因达到40%,涉及多种保守的信号通路,表明circRNA调控植物抗旱在不同物种中既有保守性也存在物种差异性。同时,作者还发现玉米中circRNA的产生与sRNA的富集呈显著负相关,推断植物circRNA可能也存在分子海绵作用,通过调控sRNA在植物体内的含量进而调控靶基因的表达。在368份玉米自交系中,circRNA宿主基因中存在大量与circRNA表达和干旱胁迫响应显著关联的SNP/InDel位点,从遗传学上给出了circRNA参与植物抗旱胁迫应答的证据,相关的SNP/InDel以及circRNA可作为玉米抗旱选育潜在的新型分子标记。为进一步验证circRNA的功能,作者在拟南芥中超量表达了circGORK (guard cell outward-rectifying K+-channel),发现转基因家系的种子萌发对ABA超敏感,且植株表现出更加耐旱的表型,表明circGORK是拟南芥干旱胁迫应答正调控因子,为circRNA直接调控干旱胁迫应答提供了有力证据。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.14267

 


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