清华大学戚益军团队发现植物抗病、抗虫新机制
清华北大生命中心戚益军课题组前期意外发现,与野生型相比,昆虫更喜欢取食pol v突变体叶片，而对pol iv突变体并无明显偏好。他们由此推测,Pol V在植物抗虫过程中有异于Pol IV或RdDM的独特功能。经深入研究,最终揭示 Pol V转录本以独立于RdDM通路的方式,促进邻近基因的转录,从而正向调控植物对灰霉和甜菜夜蛾的抗性。近日,相关研究结果于在《自然植物》杂志在线发表。
该研究基于先前的意外发现,首先通过对pol iv 和pol v突变体进行mRNA-seg 分析,以鉴定出受Pol V特异性调控的基因。分析结果显示,大约有500个基因在pol v突变体中特异性地上调，而近1500个基因则特异性地下调。有趣的是这些在pol v突变体中特异性下调的基因中,显著富集了参与茉莉酸(JA)信号通路的基因,这表明Pol V能够正向调控JA信号通路。已知JA信号通路的激活与植物对死体营养型真菌和杂食性昆虫幼虫的防御密切相关。这些结果表明,Pol V能够通过一种独立于RdDM途径的方式来调控基因表达,并且这种调控对于植物抵抗病原体和害虫至关重要。
该研究进一步探究了Pol V调控基因表达的具体机制。通过全面分析，研究者鉴定了超过13000个由Pol V产生的转录本(PVTs),并且发现接近一半受 Pol V调控的基因附近存在这些PVTs。为了验证PVTs是否能直接调控邻近基因的表达,研究团队选择了位于JA 响应基因 ERF5 和 ERF6 上游区域产生的PVTs作为研究对象,并进行了深入的研究。这些发现表明,Pol V可以通过其转录产物积极调控ERF5和 ERF6 的表达,从而加强植物对病原体和害虫的防御能力。
该项研究最终探讨了PVT 调控基因表达的机制，发现PVT 能在转录层面上调控ERF5和 ERF6的表达。已知非编码 RNA可以通过招募组蛋白修饰酶或调节其活性来调整靶基因位点上的组蛋白修饰状态，进而影响基因转录。总之,这项研究揭示了Pol V转录本能够以一种独立于RdDM途径的方式调控临近基因转录的功能,这对理解Pol V转录本的调控作用提供了新的视角。
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