逆境中心科研人员揭示新RNA剪接因子调控植物脱落酸信号途径的机制

9月25日，国际学术期刊Nature Communications在线发表了中科院上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究组题为“An Arabidopsis PWI and RRM motif-containing protein is critical for pre-mRNA splicing and ABA responses”的研究论文。该研究以模式植物拟南芥为研究材料，发现了一个在植物对外源脱落酸（ABA）胁迫的应答中起关键作用的RNA剪接因子ROA1/RBM25，并对其在ABA信号转导途径中的作用机理进行了阐释。

植物不像动物那样可以移动以规避各种逆境的伤害，植物在长期进化历程中形成了一套复杂的适应调控机制，选择性剪接就是植物适应逆境的机制之一。选择性剪接可以在信号传导分子、转录因子、剪接因子和抗逆功能蛋白等几个层面调控植物抗逆基因的表达。在逆境条件下，选择性剪接既是逆境诱导的结果，也是植物适应逆境的一种方式。迄今为止，已发现与植物逆境相关的的基因存在选择性剪接异构体，但对参与该过程的剪接因子及作用机制却知之甚少。朱健康研究组在早期的研究中通过富脯氨酸蛋白SICKLE (SIC)的功能解析，证实了非编码RNA合成以及mRNA转录后加工和植物应答逆境胁迫的遗传机制之间的相互关系（Zhan et al., PNAS, 2012）。

在这篇文章中，该研究组利用正向遗传学和反向遗传学技术，结合二代测序技术，克隆和揭示了RNA剪接因子ROA1/RBM25在植物对外源脱落酸（ABA）胁迫应答中的关键作用。该剪接因子是首个被克隆的同时包含PWI和RRM结构域的RNA剪接因子。研究证实，拟南芥roa1功能缺失突变体表现出对外源ABA的超常敏感，在不影响野生型拟南芥生长的低浓度ABA处理下该突变体的新生叶片迅速失绿并导致植株生长的抑制甚至死亡。进一步的研究表明，作为唯一一个拟南芥中同时具有PWI和RRM结构域的蛋白，ROA1的功能缺失导致许多与植物生长发育和逆境胁迫应答有关的基因的剪接出现异常。其中编码PP2C蛋白HAB1的基因在转录后编辑的剧烈变化是导致roa1突变体对ABA异常敏感的主要原因。同时，ABA对野生型拟南芥植株中的ROA1蛋白的调控也说明该蛋白在植物应答非生物胁迫中起到重要的作用。该研究结果为进一步为了解剪接因子在植物逆境应答中的调控机制提供了重要信息，同时也为揭示ROA1基因与植物生长和发育，尤其是在ABA胁迫应答中的作用提供了线索。

该工作得到了中科院等经费的支持。（逆境中心）

roa1拟南芥突变体表现出对ABA的超敏感性