研究人员研究转录后剪接在植物光反应中的作用

1月30日，中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓峰研究员领导的研究小组与南方科技大学的研究人员合作，在《国家科学院院刊》上发表了一项研究，报告了对光如何影响植物生长的新认识。

光在植物生长和发育中起着核心作用，提供能量来源并控制植物形态的各个方面。此前已发现转录后剪接(PTS)可生成多聚腺苷酸化全长转录本。这些转录本及其未剪接的内含子保留在细胞核内，可能使植物能够快速适应环境变化。拟南芥蛋白精氨酸甲基转移酶 5 (AtPRMT5) 参与剪接体的形成，最近被认为对 PTS 内含子的剪接至关重要。

然而，在幼苗、黄化幼苗最初暴露于光期间控制转录后调节的精确过程仍然很大程度上未知。

在这项研究中，研究人员重点研究了转录后剪接(PTS)在光形态发生(幼苗首次暴露在光线下的发育阶段)中的作用。他们发现光控制植物叶肉细胞中调节光合作用的基因的 PTS。该过程由两种蛋白质共同调节：AtPRMT5 和组成型光形态发生 1 (COP1)。

研究人员使用全长新生 RNA 的 Nanopore 测序揭示了 1,411 个基因经历光响应 PTS。这些基因随后根据不同的倾向被分为六组。

随后，研究人员利用高通量单核 RNA 测序分析了持续中的幼苗和暴露在光照下 1 或 6 小时的幼苗。这导致 10 个亚组织簇的成功分类。

对差异表达基因 (DEG) 的分析显示，这些 DEG 中约一半(6,224 个中的 3,193 个)主要富集于叶肉细胞中。有趣的是，研究人员发现与光相关的 PTS 相关的基因在叶肉细胞中表现出显着的表达。

这项工作进一步证实，剪接相关因子 AtPRMT5 与 E3 泛素连接酶 COP1(光信号通路的主要抑制因子)协同作用，协调叶肉细胞中光诱导的 PTS。这种协调促进叶绿体发育、光合作用和形态发生，使植物能够适应不断变化的光照条件。

这项研究为 PTS 的细胞类型特异性调节提供了重要的见解，这对于光形态发生的开始至关重要。它还使人们更深入地了解植物适应环境并通过特定细胞类型和组织转导环境信号的复杂机制。

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