近日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所農作物基因資源與基因改良國家重大科學工程作物生物信息學及應用創(chuàng)新團隊與湖北省農業(yè)科學院糧食作物研究所等單位合作，首次在植物中發(fā)現(xiàn)基因外顯子跳躍剪接機制并創(chuàng)制香型水稻。相關研究成果在線發(fā)表在《植物生物技術（Plant Biotechnology Journal）》上。
據(jù)趙開軍研究員介紹，前體信使核糖核酸（pre-mRNAs）剪接是真核細胞基因表達的重要生物學過程。mRNA剪接復合體通常將pre-mRNAs的內含子剪除并將各外顯子依次鏈接成成熟的mRNA，以將遺傳信息進一步傳遞至翻譯的蛋白質。如果成熟的mRNA缺少某個（些）外顯子，則稱為外顯子跳躍剪接。前人研究表明，基因內含子的末端堿基缺失或替換，可引起哺乳動物基因外顯子跳躍剪接，然而植物中的外顯子跳躍剪接現(xiàn)象尚無報道。
香味是高端優(yōu)質大米的重要特征之一。水稻香味形成常被 OsBADH2 基因抑制。研究人員將 OsBADH2 基因第2外顯子和第2內含子連接點作為基因編輯靶點，通過農桿菌介導法獲得一批基因編輯水稻植株，系統(tǒng)分析后不僅發(fā)現(xiàn)設計的靶位點實現(xiàn)成功編輯，而且觀察到 OsBADH2 基因第2外顯子末端的鳥嘌呤核糖核苷酸缺失，會導致成熟mRNA中第2外顯子整體缺失，從而首次證實植物中也存在外顯子跳躍剪接機制。在該研究中， OsBADH2 基因第2外顯子的跳躍剪接使新的mRNA中密碼子序列改變，進而導致編碼蛋白翻譯的提前終止，造成 OsBADH2 基因功能喪失 ， 最終創(chuàng)制出香型水稻。該研究不僅首次發(fā)現(xiàn)植物基因外顯子跳躍剪接現(xiàn)象，而且明確其調控的關鍵位點是外顯子末端核苷酸。該機制的發(fā)現(xiàn)為作物性狀改良提供了新思路。
該研究得到中國農科院科技創(chuàng)新工程、發(fā)展中國家杰出青年科學家來華工作計劃項目等資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13514
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