中國熱科院生物所功能基因研究團隊在木薯干旱逆境適應機制研究方面取得新進展,研究明確了一個新的調控木薯干旱逆境適應的關鍵長鏈非編碼RNA(lncRNA),確定了該lncRNA介導木薯響應干旱逆境的機制,為培育抗逆木薯新種質提供了新的基因資源和理論支撐。
木薯(Manihot esculenta)儲藏根富含淀粉,是全球熱帶、亞熱帶地區近8億人糧食的主要來源。在我國,木薯主要用途是食用、飼用和工業上開發利用。lncRNA是生物界廣泛存在的一種非編碼RNA。在高等植物中,lncRNA是重要的抗逆調節因子,能夠調節植物基因表達、次生代謝物合成及代謝,提高植物逆境耐受力。然而,目前尚未有關于lncRNA在木薯干旱脅迫中的功能研究。
研究團隊發現在木薯植株中表達DROUGHT-INDUCED INTERGENIC lncRNA (DIR)能夠提高植株耐旱性。深入研究發現,DIR可通過提高滲透保護物質(如脯氨酸)的積累和改變干旱逆境響應基因的表達,提高木薯干旱耐受性。此外,研究還發現DIR可招募信使RNA(mRNA)核外轉運以及蛋白質質量控制(Protein quality control)途徑相關的蛋白,表明DIR與mRNA轉運、蛋白質代謝過程密切相關。
相關研究結果以“A novel long non-coding RNA, DIR, increases drought tolerance in cassava by modifying stress-related gene expression”為題發表在JCR一區期刊Journal of Integrative Agriculture。我院已畢業碩士董世滿為論文第一作者,生物所功能基因研究團隊彭明研究員、廖文彬研究員、李淑霞副研究員、廣西農業科學院經濟作物研究所嚴華兵研究員為論文的共同通訊作者。李淑霞副研究員長期從事植物應答非生物脅迫的分子機制研究,先后挖掘了多個低溫、干旱相關的重要lncRNA,為下一步創制抗逆木薯新種質提供了重要理論參考。該研究得到了國家重點研發計劃及中央級公益性科研院所基本科研業務費等項目的支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.07.022