新2会员手机管理端缪颖教授团队揭示MicroRNA840调控拟南芥叶片衰老的机制

  发布时间: 2021-11-08   信息员:


2021111日,新2会员手机管理端福建省植物功能与绿色农业重点实验室缪颖教授团队在植物学国际著名期刊The Plant Journal上在线发表题为“MicroRNA840 (MIR840) accelerates leaf senescence by targeting the overlapping 3’UTRs of PPR and WHIRLY3 in Arabidopsis thaliana的研究论文,揭示了拟南芥中一个进化上比较年轻的小分子非编码RNA MicroRNA840MIR840以两种不同的方式分别靶向调控PPRWHIRLY3的转录后基因沉默来加速植物衰老的机制。

MicroRNAsmiRNAs)是一类高度保守的内源性非编码小RNAs(通常为20-24 nt),通过靶标mRNA切割或翻译抑制来负调控基因表达,从而在植物发育和环境胁迫响应中发挥关键作用。拟南芥miR840是与叶片衰老相关的miRNAs,其典型的候选靶基因之一为WHIRLY3WHY3)。WHY3是单链DNA结合蛋白三基因家族中一个研究较少的成员,尽管目前有报道表明WHY3参与细胞器之间的蛋白转运以响应胁迫,但它与miR840相关的作用机制尚不清楚。

在拟南芥中,MIR840At2g02741基因位于PPRAt2g02750WHY3At2g02740基因的重叠3'UTR内,两者都是miR840*miR840(MIR840的短成熟产物)的预测靶点。拟南芥中MIR840的功能获得和缺失表现出相反的叶片发育和衰老表型。MIR840表达量较低的SALK_038777株系叶片衰老缓慢,而MIR840过表达的SAIL_232_F08株系叶片表现出较强的早衰表型。

组织特异性表达模式分析显示,miR840前体pri-miR840在叶片衰老起始时表达量最高,并且与PPR转录本的显著降低呈负相关,但与WHY3转录无关。进一步分析发现,尽管WHY3转录水平不受MIR840过量表达的显著影响,但其蛋白含量却大大降低。经实验验证表明,WHY3PPR3’-UTR分别被miR840miR840*靶向,切割位点突变或靶序列替换可消除miR840*/miR840介导的PPR转录本降解和WHY3蛋白积累抑制。对野生型植株中的PPRWHY3基因同时敲降导致出现与MIR840过表达株系相似的衰老表型,这说明两者是MIR840介导衰老过程的靶标。此外,PPRWHY3的单个敲除突变体中衰老相关基因显示上调,并且这些基因也受MIR840过表达的诱导。

综上,MIR840主要通过靶向PPRWHY3基因的重叠3'UTR区,在转录后和蛋白水平上发挥抑制作用。miR840*-PPRmiR840-WHY3协同重编程一系列衰老相关基因的表达,从而介导植物衰老的起始(图1)。

新2网址新2备用网管理任育军副研究员为该论文的第一作者,缪颖教授为通讯作者。新2网址新2备用网管理博士研究生李梦思、兰蔚和硕士研究生王婉珍以及德国基尔大学的Schenke Dirk和蔡大广教授等也参与了该研究的相关工作。新2会员网站园艺学院伍炳华教授对该研究提出了许多宝贵意见。本研究得到国家自然科学基金(317703183147038331400260)、德国研究基金(DFG: MI1392/1-1)、以及国家留学基金委对任育军的资助和新2会员网站国际交流项目(KXB16009A)的支持。



1. MIR840整合PPRWHIRLY3调控拟南芥叶片衰老的模式图



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