张晓明团队揭示lncRNA调控植物生长和免疫平衡的机制 | Cell Press对话科学家

2022年7月30日，中国科学院动物研究所张晓明研究员、陈金峰研究员团队与北京大学钱伟强团队合作，在Cell Press细胞出版社期刊Cell Host & Microbe上发表了一篇题为“A lncRNA fine-tunes salicylic acid biosynthesis to balance plant immunity and growth”的新论文。

该研究的发现解析了长链非编码RNA对植物生长免疫平衡的调控作用，初步阐释了长链非编码RNA在早期和后期抗性反应过程中的桥梁功能，并解析了低表达长链非编码RNA高效调控生命活动的分子机制。

为应对不同的生物胁迫，植物进化出复杂强大的免疫系统。植物免疫系统的持续激活会阻碍植物的生长发育，因而需要协调免疫与生长发育的平衡。在高等生物中接近1.5-3%的序列编码蛋白，而90%左右的序列编码并转录长链非编码RNA。非编码RNA不编码蛋白，可以在各种生命活动中快速激活，调控不同生命功能。目前对长链非编码RNA调控植物免疫、生长及二者协调平衡的机制仍不清楚。本研究对lncRNA在植物抗性过程中功能研究发现，lncRNA可以精细调节植物生长和免疫平衡（非lncRNA调控植物生长与抗性平衡示意图）。

研究聚焦于lncRNA在生长和抗性反应平衡中的调控机制，结果发现部分长链非编码RNA快速响应生物胁迫，可能参与抗性反应。深入研究发现长链非编码RNA SABC1（Salicylic acid biogenesis controller 1，水杨酸合成控制因子1）在调控植物免疫和生长平衡中发挥重要功能。在病原未侵染的情况下，lncRNA SABC1与CLF结合并将CLF/PRC2复合物募集到临近基因——NAC3 区域，增加NAC3的H3K27me3组蛋白修饰。这种组蛋白修饰降低了RNA聚合酶Pol II与 NAC3启动子的结合，抑制NAC3的表达，从而抑制植物免疫并促进植物生长。细菌或病毒侵染后降低lncRNA SABC1的积累，从而释放了其对NAC3的抑制，激活NAC3基因表达并增加NAC3蛋白积累。NAC3蛋白与ICS1启动子结合，激活ICS1基因表达。ICS1是催化水杨酸生物合成的核心酶，细菌和病毒侵染后lncRNA SABC1积累的降低，最终导致水杨酸合成的增加和植物抗性信号通路的激活（模式示意图）。

该研究的发现解析了长链非编码RNA对植物生长免疫平衡的调控作用，初步阐释了长链非编码RNA在早期和后期抗性反应过程中的桥梁功能，并解析了低表达长链非编码RNA高效调控生命活动的分子机制。研究结果将有助于提高对植物免疫调节以及lncRNA分子调控机制的理解，并为开发新的作物抗性位点和减轻病原对作物的危害提供理论依据。北京大学高歌研究员和康涅狄格大学生态进化系袁耀武教授等参与了研究。本研究得到了科技部重大专项、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项（B类）等多个国家级和省部级基金项目的资助。

转自：植物科学SCI

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