山東農(nóng)業(yè)大學(xué)揭示內(nèi)含子miRNA作為“信號(hào)轉(zhuǎn)換器”調(diào)控植物抗逆的新機(jī)制

2023年8月，《New Phytologist》在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄭成超課題組題為“Intronic microRNA-directed regulation of mitochondrial reactive oxygen species enhances plant stress tolerance inArabidopsis”的研究論文。該研究闡明了內(nèi)含子剪切是調(diào)控內(nèi)含子miRNA加工的關(guān)鍵步驟，內(nèi)含子miRNA可以作為“信號(hào)轉(zhuǎn)換器”在增強(qiáng)植物抗逆性中發(fā)揮重要作用。

為詳細(xì)研究內(nèi)含子miRNA的加工剪切過程，課題組構(gòu)建并創(chuàng)制了能夠觀察內(nèi)含子miR400剪切的含熒光素酶報(bào)告基因的遺傳材料。通過大范圍的篩選發(fā)現(xiàn)，重金屬鎘離子處理會(huì)特異誘導(dǎo)miR400的內(nèi)含子發(fā)生保留，成熟miR400的產(chǎn)生受到抑制；過表達(dá)miR400降低了擬南芥鎘脅迫抗性，敲低miR400表達(dá)則增強(qiáng)了擬南芥鎘脅迫抗性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這種剪切抑制miRNA的產(chǎn)生進(jìn)一步解放了miR400的靶基因PPR1。PPR1定位于線粒體，直接影響電子傳遞鏈中的線粒體復(fù)合體III（Complex III）活性和線粒體編碼基因ccmB的RNA編輯，能夠通過維持較低的ROS水平來增強(qiáng)擬南芥鎘脅迫抗性。綜上，該研究首次發(fā)現(xiàn)并報(bào)道植物內(nèi)含子miRNA可以作為“信號(hào)轉(zhuǎn)換器”，接收外界脅迫信號(hào)，通過對(duì)其靶基因的嚴(yán)格調(diào)控，將信號(hào)傳遞到線粒體中，真正實(shí)現(xiàn)RNA splicing - miRNA targeting - RNA editing的信號(hào)轉(zhuǎn)換。