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种康院士团队揭示m5C-RNA读码器OsALY4对水稻耐逆的调控机制
转录后修饰调控RNA的加工成熟、核质运输、稳定性以及翻译等过程。5-甲基胞嘧啶(m5C)是mRNA上最具代表性的修饰形式之一,这类修饰是一个动态可逆的过程,由甲基化酶作为写码器(Writer)催化写入、去甲基化酶作为消码器(Eraser)催化擦除,而识别这种修饰的读码器(Reader)由对应的结合蛋白完成。有研究发现,水稻中m5C-RNA的写码器OsNSUN2敲除后会降低水稻对高温的适应性(Tang et al., 2020, Developmental Cell),而消码器OsNOP2敲除后则提高水稻的耐逆性和产量(Li et al., 2026, National Science Review)。那么水稻中m5C-RNA的读码器是如何影响耐逆性的?
种康院士团队发现m5C-RNA读码器OsALY4调控水稻对低温和盐胁迫的耐受性。他们对水稻中5个预测的m5C-RNA读码器基因进行转基因耐逆表型分析,发现只有osaly4的耐冷性和耐盐性均有提升,而且OsALY4对m5C-RNA有更高的亲和力;借助RIP-seq、m5C-RNA-seq和RNA-seq筛选,结合RIP-qPCR和EMSA验证,证明OsALY4可以直接结合携带m5C修饰且应答胁迫的mRNA(比如OsWRKY45、OsMDHAR3和OsHAK13)。进一步机制研究表明,OsALY4与RNA解旋酶OsAIP2相互作用,促进靶标mRNA的出核运输,在正常条件下,osaly4突变体中靶标mRNA的出核运输受到抑制;而在低温或高盐胁迫条件下,osaly4突变体中OsALY2、OsALY6和OsAIP2的表达增强,形成更多的转录输出复合体(OsALY-OsAIP2),进而从细胞核中高效输出胁迫诱导的mRNA,最终通过增强胁迫防御基因的表达、减少ROS的积累以及维持Na+/K+稳态来提高水稻苗期耐逆性。
该研究揭示了水稻中m5C-RNA读码器的功能,丰富了mRNA的转录后修饰对植物环境适应性的调控机制。相关成果与4月16日在线发表于Cell Reports。植物所已毕业博士生高莹为第一作者,种康院士和徐云远研究员为通讯作者。本工作得到国家自然科学基金的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117276

图:水稻中OsALY蛋白识别并运输胁迫诱导的m5C-mRNA