近日,南京農業大學萬建民院士團隊在Plant Biotechnology Journal在線發表了題為“Du13 encodes a C2H2 zinc-finger protein that regulates Wxb pre-mRNA splicing and microRNA biogenesis in rice endosperm”的研究論文。
直鏈淀粉含量是稻米蒸煮食味品質的主要決定因素。Wx基因編碼的淀粉顆粒結合淀粉合酶(GBSSI)在直鏈淀粉的合成中起關鍵作用。Wx基因有Wxa和Wxb兩種等位變異,存在于秈稻中的Wxa比在粳稻中的Wxb具有更強的轉錄活性,導致秈稻具有更高的直鏈淀粉含量。而Dull基因可調控Wxb基因的剪接和轉錄效率,dull突變體通常表現暗胚乳表型和更低的直鏈淀粉含量及更好的食味品質。但Wxb剪接如何受不同Dull基因調控尚不清楚。
該研究克隆了一個調控稻米直鏈淀粉含量的新基因Du13,該基因編碼一個C2H2鋅指蛋白,主要增強Wxb的剪接效率,該基因突變導致Wxb第1內含子的剪接效率急劇下降,從而導致GBSSI蛋白和活性顯著降低,直鏈淀粉含量降低。隨后研究發現,Du13突變還影響了胚乳內許多pre-mRNA的可變剪接,并降低了一些重要microRNA的豐度。這些microRNA的前體在du13胚乳中積累,說明Du13影響microRNA前體的加工。進一步研究發現Du13與microRNA加工所需的關鍵蛋白OsHYL1互作。該研究揭示了mRNA和microRNA加工之間的緊密聯系,在單、雙子葉植物中均是進化上保守的,并展現了Du13基因在改良水稻食味品質中的應用價值。
南京農業大學已畢業博士生蔡躍和張文偉副教授、博士生傅玉雙、單壯壯為論文的共同第一作者,萬建民院士為本文的通訊作者,中國農科院作物科學研究所王海洋研究員和南京農業大學生命科學學院鮑依群教授也參與了此項研究。本研究得到了國家重點研發計劃、國家轉基因專項、國家自然科學基金、中央高校基本業務費、江蘇省重點研發計劃、江蘇省農業科技自主創新資金等項目的資助。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13821