水稻团队发现“捣蛋鬼”转座子有新功能

南湖网讯(通讯员卓崇汉班纳)基因组中,有一种“麻烦制造者”的脱氧核糖核酸序列在四处奔跑,它可以从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置,被称为“转座子”。转座子曾被认为是“垃圾脱氧核糖核酸”,近年来被发现是基因组的巧妙设计。近日,我校水稻组熊丽忠研究小组的研究表明,水稻中的一种脱氧核糖核酸转座子可以抑制内源蛋白Ghd2的翻译,从而调节水稻开花时间、株高和每穗粒数,具有显著的生物学功能。

3月3日,相关研究结果在《Nature Communications》在线发表为“3’非翻译区的微型反向可重复元件的翻译表达”。中国科学院的沈强剑博士是论文的第一作者,熊丽忠教授是通讯作者。

水稻是世界上最重要的粮食作物和模式植物之一。其基因组含有大量转座子,特别是微小的反向重复转座子(MITE),这使得水稻成为研究转座子的起源、转座子和功能的最佳模式植物之一。转座子一度被认为是“垃圾脱氧核糖核酸”,是真核生物基因组的重要组成部分,在基因组进化中发挥着重要作用。转座子通常可以分为逆转录转座子和脱氧核糖核酸转座子。先前的研究表明,逆转录转座子可以作为基因的一部分转录,调节基因的选择性剪接、选择性尾添加、稳定和翻译。本研究表明,脱氧核糖核酸转座子能抑制内源蛋白Ghd2的翻译,从而调节水稻开花时间、株高和穗粒数。这一发现对于进一步了解MITE的生物学功能具有重要意义。

这项研究发现存在于基因3’非翻译区的微小反向重复转座因子(MITE)可以被植物内源DCL蛋白识别和切割,从而形成不完整的基因表达谱。这种基因可能进一步影响其自身的翻译并抑制翻译产物的积累。在基因的非翻译区人工切除MITE将上调基因的翻译产物。这些结果证实了脱氧核糖核酸转座子具有抑制基因翻译的作用。

基因组中重复序列的功能探索一直是生命科学的前沿领域之一。近年来,越来越多的功能基因组学研究发现,MITE在基因组中的插入或缺失是单子叶植物获得新性状的来源。本研究揭示了微小反向重复转座子的新功能,为研究其他重复序列的功能提供了参考,也拓宽了对转座子的学术理解。

点评:沈强剑

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