【AbMole科研快报】N6-甲基腺苷RNA修饰以Ca2+和ABA依赖的方式调控棉花的干旱响应

AbMole（https://www.abmole.cn/）精研抑制剂十年，最新的科研动态不断与您分享。本期与您分享的是：N6-甲基腺苷RNA修饰以Ca2+和ABA依赖的方式调控棉花的干旱响应。

N6-甲基腺苷（m6A）是mRNA中最常见的内部修饰，被认为参与了一系列发育和生物学过程。干旱反应在基因组、转录和转录后水平上受到高度调控。然而，m6A在干旱胁迫响应中的生物学功能和调控机制尚不清楚。我们利用抗旱和抗旱棉花品种在不同缺水条件下绘制了全转录组m6A图谱，以揭示棉花对干旱胁迫的m6A甲基化模式。

结果表明，m6A是一种常见的增效因子，在干旱胁迫下其分布变化剧烈。在抗旱品种中沉积了更多的5'UTR m6A，并通过调节mRNA丰度对抗旱性产生积极影响。有趣的是，我们观察到干旱条件下m6A丰度的增加与mRNA丰度的增加相关，有助于抗旱性，反之亦然。去甲基化酶GhALKBH10B降低了m6A水平，促进了ABA信号相关基因（GhZEP、GhNCED4和GhPP2CA）和Ca2+信号相关基因（GhECA1、GhCNGC4、GhANN1和GhCML13）的mRNA衰减，GhALKBH10B突变增强了棉花苗期抗旱性。病毒诱导的两个Ca2+相关基因GhECA1和GhCNGC4的基因沉默（VIGS）降低了棉花的抗旱性，并降低了沉默基因上m6A的富集程度。

总的来说，我们揭示了一种新的转录后修饰机制，通过介导ABA和Ca2+信号转导途径中靶向转录物的m6A甲基化，参与影响棉花的干旱反应。

Actinomycin D（Abmole，M4881，纯度>99%）是一种从土壤细菌中分离出来的多肽抗生素。（https://www.abmole.cn/products/actinomycin-d.html）

Figure 6 m6A modification facilitates mRNA stability of key genes in the ABA pathway during drought stress.

我们研究了ALKBH10B在干旱响应途径中的调控功能，重点研究了富集的胁迫响应信号转导途径。蛋白磷酸酶2C 37样蛋白（PP2CA）、9顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶4 （NCED4）和玉米黄质环氧化酶（ZEP）（ABA1）异构体1在ABA生物合成和信号通路中富集。干旱胁迫下IP样品中GhZEP和GhPP2CA的m6A富集峰位于第1外显子，GhNCED4的m6A富集峰位于第1外显子和3'UTR（图6a-c）。这三个基因在干旱胁迫下在两个品种或至少一个品种中表达水平上调（图6d），表明干旱胁迫至少诱导了一些ABA相关基因。

与此同时，干旱条件下这三个基因的m6A富集量也较水分对照上调，但在ZY168和ZY7中，不同基因的fold变化不同（图6e）。例如，GhZEP在ZY168中mRNA表达和m6A富集显著上调，而在ZY7中未见显著上调。GhNCED4的表达在两个品种中均显著上调，而ZY7和ZY168之间差异不大。GhPP2CA的表达在对照和干旱条件下均显著上调，但仅在ZY7中表现出m6A的显著富集。（图6d, e）。

我们进一步证实，这三个ABA相关基因在alkbh10b植物中表现出相对较高的m6A富集水平，无论是在alkbh10b-#1和alkbh10b-#8中（图6f），但只有GhPP2CA在alkbh10a中比WT高。为了更好地了解m6A甲基化如何影响转录丰度，我们通过计算放线菌素D抑制转录的mRNA降解率，研究了GhZEP、GhPP2CA和GhNCED4 mRNA的稳定性。

结果显示，处理3 h后，mRNA降解，在alkbh10b突变株中，GhZEP和GhPP2CA mRNA降解率下降（图6g, h），而在alkbh10b-#8中，GhNCED4 mRNA降解率差异不大（图6i）。随着m6A在突变植株中的沉积，m6A减缓了降解，从而稳定了这些关键ABA相关基因的mRNA（图6j）。

Figure 7 m6A modification facilitates mRNA stability of key genes in the Ca2+ signalling pathway during drought stress.

我们还发现了一些与Ca2+信号转导相关的DMeETs。GhANN1（棉花膜联蛋白D1）、GhCML13（可能的钙结合蛋白CML13）、GhECA1（钙转运ATPase 1，内质网状样蛋白）和GhCNGC4（环核苷酸门控制离子通道4样蛋白）被证实在Ghalkbh10b-#1和Ghalkbh10b-#8植株中m6A修饰富集（图7a），但只有GhECA1和GhCNGC4在alkbh10a中显示出比WT更高的m6A水平。除GhCML13外，甲基化区域位于靠近5'UTR的第1外显子（图7b-e），甲基化区域位于这些基因的3'UTR中。

在放线菌素D处理下，这些基因mRNA的稳定性在敲除植物中也显著增加，与ABA相关基因的结果相似（图7f-i）。这些结果表明，GhALKBH10B有助于Ca2+和ABA信号通路中基因的mRNA稳定性。

鸣谢：Baoqi Li, et al. Plant Biotechnol J. 2023 Mar 22.