萬建民院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合揭示水稻開花分子調(diào)控新機(jī)制

　　5月9日，萬建民院士團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)賈桂芳團(tuán)隊(duì)合作在Molecular Plant發(fā)表了題為The RNA binding protein EHD6 recruits the m6A reader YTH07 and sequesters OsCOL4mRNA into phase-separated ribonucleoprotein condensates to promote rice flowering的研究論文。該論文揭示了RNA結(jié)合蛋白通過m6A途徑介導(dǎo)的相分離過程調(diào)控水稻抽穗期的機(jī)制。

 

　　水稻是全球最主要的糧食作物之一，抽穗期是決定品種地區(qū)和季節(jié)適應(yīng)性的關(guān)鍵性狀，影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。挖掘新的抽穗期基因，解析抽穗期分子調(diào)控機(jī)制，對(duì)培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適的水稻品種具有重要意義。

 

　　m6A是指RNA分子中腺嘌呤的N6位置上發(fā)生的甲基化修飾，是真核生物mRNA中最常見和最重要的RNA修飾之一。研究發(fā)現(xiàn)該修飾被m6A閱讀器（Reader）識(shí)別后具有影響mRNA的穩(wěn)定性、前體RNA的剪接、選擇性多聚腺苷酸化和促進(jìn)翻譯等生物學(xué)功能。然而，水稻抽穗期是否受到m6A途徑的調(diào)控并不清楚；另外，近年來的研究發(fā)現(xiàn)m6A還會(huì)參與翻譯抑制過程，但是其分子機(jī)制仍有待解析。

 

　　本研究定位克隆到一個(gè)在長短日照均能促進(jìn)水稻抽穗的基因Early Heading Date 6（EHD6）。該基因編碼一個(gè)含有PrLD和RRM結(jié)構(gòu)域的RNA結(jié)合蛋白，亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)顯示EHD6在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)呈現(xiàn)散點(diǎn)狀分布，這種散點(diǎn)狀定位是由PrLD結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的相分離引起的。

 

　　進(jìn)一步酵母雙雜交篩庫發(fā)現(xiàn)EHD6能夠與含有YTH結(jié)構(gòu)域的m6A閱讀器蛋白YTH07互作，隨后利用Pull-down、BiFC、Co-IP等多種試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。體內(nèi)外的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)EHD6能夠促進(jìn)YTH07高效結(jié)合m6A，并且CLIP-seq等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)EHD6結(jié)合的靶基因大部分具有m6A修飾，同時(shí)YTH07結(jié)合的靶基因大約80%也是EHD6的靶基因。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)EHD6還能促進(jìn)YTH07的相分離，通過形成凝聚物阻滯了抽穗抑制基因OsCOL4從mRNA翻譯為蛋白質(zhì)的過程，減少了OsCOL4的蛋白積累，進(jìn)而解除了對(duì)下游基因Ehd1的轉(zhuǎn)錄抑制，產(chǎn)生更多的成花素，促進(jìn)水稻抽穗。

 

　　本研究不僅發(fā)現(xiàn)了RNA結(jié)合蛋白通過與YTH家族互作高效結(jié)合m6A的現(xiàn)象，揭示了m6A通過相分離抑制蛋白積累的分子機(jī)制，還為水稻抽穗期調(diào)控提供了EHD6、YTH07等基因資源。

 

　　萬建民院士課題組崔松博士和北京大學(xué)賈桂芳教授課題組宋培哲博士后為本論文的共同第一作者，萬建民院士、周時(shí)榮教授和賈桂芳教授為該論文的共同通訊作者，該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目和生物育種鐘山實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的資助。