近日，國(guó)際植物學(xué)TOP期刊《Plant Biotechnology Journal》（IF： 7.443， 植物學(xué)一區(qū)）發(fā)表北京林業(yè)大學(xué)林木分子育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究成果，題目是“Osmotic stress-responsive promoter upstream transcripts (PROMPTs) act as carriers of MYB transcription factors to induce the expression of target genes in Populus simonii”。該論文闡述了新型非編碼RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，引起國(guó)際同行的廣泛關(guān)注。
精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是植物維持生長(zhǎng)發(fā)育以及應(yīng)對(duì)外界環(huán)境因子刺激的最重要生存手段。目前已經(jīng)建立起了比較完善的編碼蛋白基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，基因-基因之間的相互作用機(jī)制也逐漸清晰，對(duì)于指導(dǎo)人們了解植物生長(zhǎng)發(fā)育以及逆境脅迫響應(yīng)過(guò)程中的分子調(diào)控機(jī)制具有重要意義。
然而，在基因組轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中，編碼蛋白的基因僅占1~2%，其余98%以上的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物由非編碼RNA組成。由于非編碼RNA的生物合成來(lái)源復(fù)雜，多種類型的非編碼RNA形成機(jī)制以及如何行使轉(zhuǎn)錄調(diào)控等科學(xué)問(wèn)題尚未得到系統(tǒng)解析。
為此，張德強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在楊樹中發(fā)現(xiàn)了一種在基因上游區(qū)域轉(zhuǎn)錄的一種新型長(zhǎng)鏈非編碼RNA—PROMPTs。通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)特征和表達(dá)分析表明PROMPTs是一類二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并且對(duì)逆境脅迫敏感的轉(zhuǎn)錄調(diào)控分子。共表達(dá)分析建立了由PROMPTs參與的5個(gè)獨(dú)立共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。其中干旱脅迫響應(yīng)上調(diào)共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)NM1（PROMPT_1281）在楊樹自然群體中存在兩個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)單倍型，兩者具有相似的二級(jí)結(jié)構(gòu)但是表達(dá)模式迥異。聯(lián)合利用類水滑石納米顆粒轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)其二級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)控功能進(jìn)行了解析，結(jié)果顯示PROMPT_1281不存在與基因組相互作用的結(jié)構(gòu)，推測(cè)其在接受調(diào)控信號(hào)后形成一個(gè)表達(dá)濃度梯度，通過(guò)與MYB轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，在空間上梯度影響擁有相同順式作用元件的共表達(dá)基因。
該研究首次系統(tǒng)地闡明了PROMPTs二級(jí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，為全面解析非編碼RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制提供了一個(gè)嶄新視角，揭示了長(zhǎng)鏈非編碼RNA對(duì)于系統(tǒng)構(gòu)建植物逆境脅迫響應(yīng)轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要意義。
北京林木分子設(shè)計(jì)育種高精尖中心青年研究員、生物學(xué)院副教授宋躍朋是該論文的第一作者，博士生軒安然、卜琛皞參與了該研究的具體實(shí)驗(yàn)工作。該研究受到十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)課題(No. 2016YFD0600102)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 31400553 和 31770707)的資助。
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