Trendsinplantscie
近几十年来全球变暖,带来的后果就是加剧了极端环境的发生频率,其中也包括极端高温天气的频发,如近日多家媒体报道美国、中东等多地高温爆表。极端高温给人类生活带来严重影响,但是至少人类可以躲避到阴凉的地方或者空调屋内免受突袭高温的直接伤害。而固定生长于地里的植物,包括我们人类赖以生存的粮食作物,却无法避开突袭恶劣环境的侵扰,因此,研究植物的高温胁迫的响应机制,并用于提高作物的耐热性对世界粮食安全和人类发展具有重要意义。 7月29日,世界著名期刊Trendsinplantscience(Cell子刊)在线发表了广东海洋大学题为Pre-mRNAalternativesplicingasamodulatorforheatstressresponseinplants的综述性文章。该文总结了高温胁迫响应的分子机理研究进展,并提出了前体mRNA的可变剪接作为植物高温胁迫响应的重要环节,参与调控平衡植物应对不同环境高温的反应(图1)。 该论文首先介绍了环境高温的发生及植物高温耐受性的特点,以及植物高温胁迫响应过程中的基因表达空调机制,尤其是关键的调控循环HFS-HSP相关的研究进展。接着介绍前体mRNA剪接调控的功能和特点,随后列举了包括拟南芥、水稻、番茄、百合等等多种植物中已发现关键热激转录因子(HSF)的pre-mRNA选择性剪接调控与植物高温胁迫响应及适应的紧密联系;并结合近十年来组学,尤其是转录组学的分析研究结果,显示了高温胁迫响应过程中,在植物细胞核中的pre-mRNA选择性剪接事件(尤其是以内含子残留的方式)发生的普遍性;紧接着比较分析了不同植物种间,甚至是同一物种的不同基因型之间,mRNA选择性剪接事件的保守性与特异性并存的特点,以及依赖于环境变化强度和升温方式的调控特点。最后,根据SR蛋白在植物高温胁迫发生时的表达、定位以及磷酸化修饰及下游高温胁迫响应基因的前体mRNA可变剪接变化的特点,结合在动物细胞中的研究结果,该文章还深入地讨论了pre-mRNA剪接调控因子-富含丝氨酸/精氨酸蛋白(SRprotein)在植物的高温胁迫响应中AS活动的主导调控作用及其潜在的分子调控机制(图2)。最后,文章还推测了前体mRNA可变剪接调控参与植物高温胁迫记忆维持的可能方式(图3)。根据对目前以上提及的诸多研究成果的综述,本文章还提出了该研究领域尚未解开的难题,为相关领域今后的研究重点指明方向。 广东海洋大学滨海农业学院的凌宇博士为该文章的第一作者兼共同通讯作者;该论文受到了广东省自然科学基金(A)、广东海洋大学博士科研启动经费(R)、创新强校工程项目()的支助。凌宇博士近年来主要从事植物响应及适应环境变化的机理研究,并取得了一定的研究进展,在PlantJournal,JournalofExperimentalBotany等国际主流学术期刊上发表论文数篇。 原文链接:
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