New Phytol | 中国农业大学辛明明教授团队揭示小麦耐热性的可变剪接调控机制

小麦(Triticum aestivum L.)是世界上种植面积最大的粮食作物，为人类提供30%的热量。作为喜凉温带作物，小麦在整个生长发育时期对热胁迫非常敏感。鉴定与小麦耐热相关的基因并解析其潜在的分子机制，是提高小麦种质耐热性和保障粮食安全的重要策略。在植物进化出的多种适应性机制中，热激转录因子（HSF）介导的热激蛋白基因（HSPs）的转录上调是热胁迫响应途径的经典环节。热胁迫响应性HSF的表达常受到选择性可变剪接的调节，但可变剪接提高小麦耐热性的潜在机制尚不清楚。

2023年7月4日，New Phytologist在线发表了中国农业大学农学院小麦研究中心团队辛明明教授题为“Alternative splicing of TaHSFA6e modulates heat shock protein–mediated translational regulation in response to heat stress in wheat”的研究论文，揭示了TaHSFA6e的可变剪接介导HSPs转录效率改变的热胁迫响应途径，HSPs定位于应激颗粒并参与热应激条件下翻译重启动的调节。

该团队前期转录组研究发现，小麦幼苗中HSF基因TaHSFA6e的转录本丰度在热胁迫响应阶段显著增加，表明其可能参与耐热性调控。本研究结果显示，TaHSFA6e在热胁迫作用发生可变剪接，产生两种主要的功能性转录物：TaHSFA6e-II和TaHSFA6e-III。TaHSFA6e-III比TaHSFA6-II在更大程度上增强了三个下游热激蛋白TaHSP70基因的转录活性。进一步研究表明，TaHSFA6e-III转录活性的增强是由于其C末端存在一个14氨基酸短肽，该肽段是由可变剪接产生的，并预测可形成两亲性螺旋。功能鉴定结果显示，TaHSFA6e或TaHSP70s敲除提高了小麦的热敏感性。此外，TaHSP70在热胁迫作用下定位于应激颗粒中，并参与调节应激颗粒的解体和应激释放后的翻译重启动。多核糖体图谱分析证实，Tahsp70突变体在恢复阶段应激颗粒存储mRNAs的翻译效率低于野生型。该项研究发现为深入了解可变剪接提高小麦耐热性的分子机制提供了新思路。

中国农业大学小麦研究中心辛明明教授为论文通讯作者，孙其信教授、倪中福教授、胡兆荣副教授、姚颖垠教授、彭惠茹教授，以及植物保护学院王冬立副教授、青岛农业大学张玉梅副教授参与了该项工作。本研究得到了国家重点研发计划（SQ2022YFD1200002）、国家自然科学基金（32072058，31872867）和内蒙古科技专项的资助。

原文链接： https://doi.org/10.1111/nph.19100

转自：“植物生物学研究”微信公众号

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