東北地理所在鹽堿脅迫條件下大豆微外顯子鑒定及功能分析方面取得新進(jìn)展
大豆是一種重要的豆類作物，作為全球主要的糧食和油料作物，具有重要的經(jīng)濟(jì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。大豆因其蛋白質(zhì)和油脂含量高而成為一種必需的作物，是人類和動(dòng)物的主要食物來(lái)源之一。土壤鹽堿化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一大挑戰(zhàn)，是分布最廣、危害最大的非生物脅迫之一，嚴(yán)重抑制作物生長(zhǎng)，減少作物產(chǎn)量。可變剪切(Alternative splicing,AS)是一種重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制，廣泛存在于動(dòng)植物中。AS使單個(gè)基因能夠產(chǎn)生多種mRNA轉(zhuǎn)錄本和蛋白質(zhì)形式，從而擴(kuò)展基因功能并適應(yīng)環(huán)境變化。微外顯子（microexon）也被稱為短外顯子，是指長(zhǎng)度小于30bp的外顯子，大量研究表明，微外顯子在動(dòng)物發(fā)育過(guò)程中至關(guān)重要。然而，微外顯子在植物中的功能，目前仍知之甚少。
近日，東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)所農(nóng)田有害生物控制學(xué)科組孟凡立研究團(tuán)隊(duì)，利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)鑒定大豆堿脅迫（pH=9.1）處理0h、3h、6h、12h和24h的微外顯子序列，分析微外顯子序列特點(diǎn)和參與編碼的蛋白結(jié)構(gòu)域（圖1），系統(tǒng)解析了鹽堿脅迫前后的大豆微外顯子動(dòng)態(tài)變化。以AP2轉(zhuǎn)錄因子家族為例，創(chuàng)制了9bp微外顯子缺失以及正常轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)基因大豆材料，結(jié)果表明微外顯子缺失在不改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的條件下，增強(qiáng)大豆對(duì)鹽堿脅迫的耐受性（圖1）。該研究成果首次探究了微外顯子在大豆響應(yīng)鹽堿脅迫的調(diào)控作用，為培育耐鹽堿大豆新品種提供新思路。
圖1.大豆耐鹽堿相關(guān)微外顯子發(fā)掘與功能分析
以上結(jié)果發(fā)表在Plant Cell and Environment（中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP期刊，五年影響因子7.6）,東北地理所特別研究助理李洋，聯(lián)合培養(yǎng)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生房慶喜以及東北地理所特別研究助理曹英雪為文章的并列第一作者。孟凡立研究員為通訊作者。本研究受到農(nóng)業(yè)生物育種國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2023ZD04036)，黑龍江省自然科學(xué)基金(TD2022C003,JQ2023C008)，國(guó)家自然科學(xué)基金(32172032)，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2023CXTD01)，吉林省高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目(2024SYHZ0050)等項(xiàng)目的共同資助。
論文信息：
Yang Li,Qingxi Fang,Yingxue Cao,Mingyu Yang,Jing Wang,Meizi Wang,Na Li,Fanli Meng*. Identification and Functional Characterization of Soybean Microexon in Response to Saline-alkali Stress. Plant Cell Environ. 2025. doi: 10.1111/pce.15596.
論文連接：http://doi.org/10.1111/pce.15596
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