南方科技大学，中科院PNAS发文：转录后剪接在植物对光响应中的作用

中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓峰教授领导的研究小组与南方科技大学的研究人员合作，在1月30日发表在《美国科学院院刊》上的一项研究报告中，对光线如何影响植物生长有了新的认识。

光在植物生长发育中起着核心作用，提供能量来源并控制植物形态的各个方面。转录后剪接(PTS)已被发现产生聚腺苷化的全长转录本。这些转录本及其未剪接的内含子被保留在细胞核内，可能使植物能够快速适应环境变化。拟南芥蛋白精氨酸甲基转移酶5 (AtPRMT5)参与剪接体的形成，最近被发现对PTS内含子的剪接至关重要。

然而，在幼嫩的黄化幼苗最初暴露于光的过程中，控制转录后调控的精确过程在很大程度上仍然未知。

在这项研究中，研究人员将重点放在了转录后剪接(PTS)在光形态发生中的作用上——光形态发生是幼苗第一次暴露在光线下的发育阶段。他们发现，光控制着植物叶肉细胞中调节光合作用的基因的PTS。这一过程由两种蛋白共同调控:AtPRMT5和组成型光形态发生1 (COP1)。

研究人员利用纳米孔对全长新生RNA进行测序，发现1411个基因经历了光反应性PTS。这些基因随后根据不同的倾向被分为六组。

随后，利用高通量单核RNA测序，研究人员分析了连续黑暗和暴露在光线下1或6小时的幼苗。这导致了10个亚组织簇的成功分类。

对差异表达基因(DEGs)的分析显示，6224个差异表达基因中约有一半(3193个)主要富集于叶肉细胞。有趣的是，研究人员发现与光相关的PTS相关的基因在叶肉细胞中有显著的表达。

这项工作进一步证实了剪接相关因子AtPRMT5与E3泛素连接酶COP1(光信号通路的主要抑制因子)协同作用，以协调光诱导的叶肉细胞PTS。这种协调促进了叶绿体的发育、光合作用和形态发生，使植物能够适应不断变化的光照条件。

这项研究为PTS的细胞类型特异性调控提供了重要的见解，这对于光形态发生的发生至关重要。它还提供了植物通过特定细胞类型和组织适应和转导环境信号的复杂机制的更深层次的理解。