【New Phytologist】北京林大李中海组揭示剪接复合体调控叶片衰老新机制

近日，植物科学知名期刊New Phytologist在线发表了北京林业大学生物科学与技术学院李中海课题组题为“Spliceosomal Protein U2B" Delays Leaf Senescence by Enhancing Splicing Variant JAZ9β Expression to Attenuate Jasmonate Signaling in Arabidopsis”的研究论文。该研究报道了剪接复合体蛋白U2B"通过增强JAZ9β的表达从而减弱茉莉酸信号转导来微调叶片衰老的分子机制。

叶片作为植物的光合作用器官，对能量和物质的需求极大，直接影响着植物的生长。叶片衰老作为叶片生长的最终阶段，标志着叶片贡献的减弱。这一过程不仅受到外界环境、植物激素和叶片年龄等因素的调控，还在物质回收和再利用中发挥重要作用。叶片衰老的精细调控对于农业产出，尤其是粮食作物的产量和质量有着深远影响。根据主要作物（如玉米、大豆、棉花、水稻、小麦）的估算数据，晚期功能叶片的延缓衰老一天，可能增加产量2-10％。因此，深入研究植物叶片衰老的调控机制具有重要的理论和经济意义。

该课题组通过遗传筛选，发现剪接复合体蛋白U2B"在叶片衰老中具有关键作用。U2B"缺失会导致叶片早衰，而过量表达则可延缓叶片衰老进程。研究结果显示，U2B"在拟南芥中扮演着叶片衰老的负调控因子角色（图1）。RNA-Seq分析揭示，u2b"突变体中茉莉酸信号通路被激活。生化分析进一步证明，U2B"与JAZ9前体RNA直接结合，调控JAZ9β剪接变体的生成。JAZ9β失去与COI1的互作能力，进而影响26S蛋白酶体介导的JAZ9β蛋白降解过程。JAZ9β与MYC2相互作用，抑制MYC2的活性，从而削弱茉莉酸信号。此外，研究还发现U2B"受茉莉酸调控，并被证明是MYC2的直接靶基因，这表明U2B"可能是茉莉酸诱导衰老的负反馈调控因子（图2）。该研究揭示了叶片衰老的精细调控机制，进一步加深了对叶片衰老调控复杂性的认识。

图1. U2B"是拟南芥叶片衰老的一个负调控因子

图2. MYC2-U2B"-JAZ9β-MYC2信号通路微调叶片衰老的作用机制

李中海课题组长期从事植物叶片衰老调控机制及其在分子育种中的应用研究。他们建立并不断升级叶片衰老的生物信息学平台（Li et al.，Nucleic Acids Research，2020；Cao et al.，Molecular Horticulture，2022），揭示了DNA损伤诱导植物叶片衰老的分子机制（Li et al.，New Phytologist，2020），阐明了植物衰老和免疫之间的相互作用（Zhang et al.，Molecular Plant，2021），发现了林木秋季叶片衰老的新机制并将其应用于林木分子育种（Wang et al.，Plant Cell，2021；Wang et al.，JIPB，2022），揭示了多肽激素与传统植物激素相互作用，调节叶片衰老的分子机制（Zhang et al.，New Phytologist，2022），还揭示了组蛋白变体通过调控铁离子稳态来延缓叶片衰老的新机制（Yang et al.，New Phytologist，2023）。此次研究揭示了剪接复合体蛋白U2B"通过减弱茉莉酸信号转导来微调叶片衰老的分子机制（Yang et al.，New Phytologist，2023），进一步丰富了对叶片衰老转录后调控的认识。

生物学院博士毕业生杨琦、在读博士生谭淑雅、王厚领副教授和硕士毕业生王婷为该论文共同第一作者，李中海教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北京林业大学高层次人才计划以及国家蛋白质科学研究（北京）设施北京大学分中心开放课题基金等多个项目的支持。

转自：“iPlants”微信公众号

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