Plant Physiology | 河南大学胡筑兵研究组揭示SICKLE通过介导套索RNA的降解调控植物侧根发育的分子机制

侧根在固着植物生长和水养分吸收中扮演至关重要的作用。侧根源于侧根原基，侧根原基起始于中柱鞘，随着发育的继续，突破内皮层、皮层和表皮，最终形成成熟的侧根。研究显示，外界环境信号和内部发育信号通过植物激素、多肽，以及小RNA分子参与植物侧根的起始和发育，最终实现可塑性发育。

近日，河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室胡筑兵研究组在Plant Physiology 在线发表了题为“SICKLE modulates lateral root development by promoting degradation of lariat intronic RNA”的研究论文，揭示了一类新的RNA分子，套索RNA调控植物侧根的发育。

套索RNA由前体mRNA剪接加工后形成。长期以来，套索RNA被认为是mRNA成熟过程中的副产物，被RNA脱支酶DBR1线性化后降解。近年来研究发现，在正常生理条件下，动植物中广泛存在逃逸线性化的套索RNA调控基因表达，参与动植物的生长发育和环境适应(Menees, 2020；Zhang et al., 2019)。但是，在动植物细胞如何实现套索RNA水平的调控尚不清楚。

该项研究，通过侧根发育缺陷突变体的筛选，分离了一个侧根原基发育缺陷的突变体fewer lateral root density1 (flrd1，也命名为sic-4)。通过克隆和互补分析确定该突变体由于富含脯氨酸蛋白（proline-rich protein）SICKLE的缺失所致。SICKLE与RNA脱支酶DBR1直接相互作用。SICKLE的缺失导致全基因组范围内的套索RNA过量累积和DBR1在细胞中的分布异常。过量表达DBR1能显著降低sic-4突变体中套索RNA的丰度，恢复其侧根发育的缺陷。进一步通过截断和点突变分析发现，SICKLE可分为三个功能区，两个核定位区和一个DBR1互作区。SICKLE通过两个核定位区调控脱支酶DBR1在细胞核内的累积，进而维持细胞中套索RNA的动态平衡和植物的侧根发育。作为侧根发育调控的重要分子，小RNA可能作用于套索RNA的下游。

河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室吴承云博士为该论文第一作者，胡筑兵教授为通讯作者。复旦大学生命科学院郑丙莲教授、南京农业大学生命科学院沈振国教授和河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室郭思义教授均参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金项目，河南省优秀青年基金，河南省创新研究团队与人才计划，以及河南省重点研发与推广专项等项目的资助。

参考文献：

Menees TM (2020) RNA Lariat Debranching Enzyme as a Retroviral and Long-Terminal-Repeat Retrotransposon Host Factor. Annu Rev Virol 7: 189-202

Zhang X, Zhang Y, Wang T, Li Z, Cheng J, Ge H, Tang Q, Chen K, Liu L, Lu C, Guo J, Zheng B, Zheng Y (2019) A Comprehensive Map of Intron Branchpoints and Lariat RNAs in Plants. Plant Cell 31: 956-973

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac301

转自：植物生物技术Pbj

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