植物所与基因组所合作研究发现mRNA m5C修饰调控水稻高温敏感性

全球气温变暖带来的异常高温常常影响水稻的生产。耐受温度胁迫是水稻重要的农艺性状，受到多基因遗传控制以及DNA和组蛋白等修饰的表观遗传调节。mRNA修饰是一种重要的转录后调控方式，它调控mRNA的成熟、加工、三维结构形成、运输、翻译及稳定性等过程，其中6-甲基腺嘌呤（m6A）修饰的研究比较深入，而对5-甲基胞嘧啶（m5C）修饰的生物学功能了解较少。

中科院植物所种康院士团队与中科院北京基因组所杨运桂研究员团队合作，完成了水稻的mRNA m5C甲基化图谱，并鉴定到了mRNA m5C甲基转移酶——OsNSUN2。osnsnu2缺失突变体表现出明显的温度敏感表型，通过比较分析野生型和突变体的mRNA m5C甲基化图谱，发现了527个OsNSUN2依赖的m5C位点，其中的三分之一位点都分布在编码叶绿体蛋白的mRNA上。转录组、蛋白组鉴定以及生理学分析表明，在36°C条件下，osnsnu2突变体的叶绿体功能紊乱，进而导致光依赖的活性氧积累。核糖体印迹测序和荧光素酶技术发现m5C修饰能够提高mRNA翻译效率。这些结果说明甲基转移酶OsNSUN2通过调节水稻mRNA的m5C修饰，以维持水稻在较高温度下的正常生长。

该研究成果于2020年4月9日在线发表于国际学术期刊Developmental Cell。植物所博士后唐永严和北京基因组所博士生高纯纯为论文共同第一作者，种康院士和杨运桂研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580720301933?via%3Dihub

（分子生理实验室供稿）

A，OsNSUN2调控水稻高温适应过程的工作模式图；B，osnsun2叶片类病斑表型；C，osnsun2植株对高温的敏感性，三叶期植株36°C处理两周并恢复培养三周后。标尺为5 cm。