（来源：南湖新闻网）近日，作物遗传改良全国重点实验室棉花团队在Plant Biotechnology Journal在线发表题为“N6-methyladenosine RNA modification regulates cotton drought response in aCa²⁺and ABA-dependent manner”的研究论文，研究揭示棉花去甲基化酶GhALKBH10B通过介导ABA和Ca²⁺信号传导途径中的重要基因的去m⁶A甲基化修饰调控棉花干旱应答及抗旱性机制。

棉花是重要的经济作物，棉纤维是纺织工业的主要原料。随着我国棉区向新疆转移，干旱胁迫成为影响棉花生产的主要非生物逆境因素。研究棉花干旱胁迫应答的分子机制，挖掘抗旱的关键调控因子并加以利用，进而培育耐旱性棉花品种，是解决棉花抗旱资源贫乏及提高水资源利用率的有效途径。植物对干旱的应答在基因组、转录和转录后水平上都受到高度调控。N6-甲基腺苷（m⁶A）是最常见的mRNA修饰，在人类、动物、植物等多个物种中均发挥着重要调控作用。在植物中，m⁶A主要参与植物发育、逆境响应等生物学过程。目前，棉花抗旱机制的研究大多停留在基因转录水平的调控，棉花干旱应答过程在转录后mRNA修饰层面的调控机制仍不清楚。

本研究利用团队前期筛选到的抗旱性存在显著差异的抗旱棉花品种ZY168和敏旱品种ZY7，通过MeRIP-seq构建干旱处理不同时期（轻度干旱，MD；重度干旱，SD；干旱复水期，RW）棉花全转录水平的m6A修饰图谱（图1）。对棉花干旱响应m⁶A修饰模式的分析发现，棉花中m⁶A修饰主要集中在基因的3′UTR区；干旱胁迫使m⁶A含量升高，且抗旱和敏旱品种在干旱胁迫下表现出m⁶A分布的显著差异，即在干旱胁迫下抗旱品种5′UTR区富集了更多的m6A。对m⁶A修饰基因的表达分析表明，m⁶A修饰通过调节关键基因mRNA丰度正调控棉花抗旱性。

研究进一步认识到一个棉花中受干旱胁迫诱导表达的、与人类m⁶A去甲基化酶基因ALKBH5同源的基因GhALKBH10B，通过LC-MS/MS和Dot blot实验证明棉花去甲基化酶GhALKBH10B具有去m⁶A活性。利用CRISPR/Cas9技术创建去甲基化酶基因GhALKBH10B的突变体，苗期干旱实验分析表明突变GhALKBH10B基因植株m6A修饰显著上升，干旱处理进一步增强植株m⁶A修饰水平，且alkbh10B突变体植株抗旱性增强（图2）；进一步分析发现，m⁶A修饰通过提高ABA合成及信号途径相关基因(GhZEP、GhNCED4和GhPP2CA)和Ca²⁺相关基因(GhECA1、GhCNGC4、GhANN1和GhCML13)mRNA的稳定性进而增强棉花抗旱性（图3）。

本研究揭示了棉花干旱应答的转录后修饰新机制，也是棉花中首例在mRNA甲基化层面阐明干旱应答与调控机制的研究，丰富了植物干旱应答的调控网络，为理解棉花抗旱机理提供了新的视角，为棉花抗旱育种提供新的策略和基因资源。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14036

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