研究进展

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近日,裴雁曦教授团队在《Plant, Cell & Environment 》发表了题为“Exogenous hydrogen sulphide promotes plant flowering through the Arabidopsis splicing factor AtU2AF65a”的研究论文。山西大学为完成该论文的第一单位,山西大学生命科学学院的博士研究生马甜为该论文的第一作者,山西大学生命科学学院的裴雁曦教授和金竹萍教授为论文的共同通讯作者。

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硫化氢(hydrogen sulphideH2S)是继一氧化氮(nitric oxideNO)、一氧化碳(carbon monoxideCO)之后的第三种气体信号分子。近年来,越来越多的研究揭示了H2S在不同植物中发挥着重要的生理学作用,包括促进种子萌发和根系发育、调节气孔运动、增强植物光合作用、延长花期和调节植物衰老。已有研究证实,H2S实现其信号功能可以通过硫巯化修饰靶蛋白中的Cys残基,从而影响蛋白的结构、活性和定位。开花是植物从营养生长转变为生殖生长的重要时期,对植物的育种和繁衍至关重要。植物开花受到复杂的基因网络调控,由多种分子机制在转录,转录后和蛋白水平进行调控。可变剪切(AS)是一种普遍的转录后调控方式,可以由一个基因产生多个转录本,从而丰富转录组和蛋白组的多样性。近年来,研究报道一些剪接因子通过调控开花基因的选择性剪切调控植物开花。前期研究表明,剪接因子AtU2AF65aH2S均参与调控植物开花。然而,H2S和剪接因子在调控植物开花之间的联系尚不清楚。

该研究发现,H2S能够诱导野生型拟南芥提前开花,但是这种促进作用在atu2af65a突变体中被抑制。转录组分析进一步显示,当剪接因子AtU2AF65a突变时,H2S在许多开花基因(包括SPA1LUHLUGMAF3)的AS过程中的调控功能受到抑制。此外,作者通过体内外实验均证明AtU2AF65a能够被H2S进行巯基化修饰。RNA免疫沉淀数据表明H2S能够改变AtU2AF65a与开花相关基因前体信使RNA的结合状态。本研究首次证实了H2S可以巯基化修饰剪接因子AtU2AF65a,改变下游多个开花基因的可变剪接模式,最终影响拟南芥开花。这一发现揭示了剪接因子调控植物开花的上游调控机制,并确定了H2S信号分子新的作用靶点,为H2S生理功能的研究提供了新的思路。

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Working model elucidating how H2S regulates the splicing of flowering-related genes through the modification of AtU2AF65a via persulfidation.

该研究得到了国家自然科学基金(3237272732172550)和山西省自然科学基金(20210302123431)的资助。

文章链接: http://doi.org/10.1111/pce.14849


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