上海交大黄丹枫团队揭示可变剪接响应光强调控黄瓜下胚轴伸长的机制

BioArt植物 · 公众号 · · 2021-01-04 20:20

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黄瓜 ( Cucumis sativus L.) 是重要的蔬菜作物，生产中在亚适宜温光条件下控制黄瓜幼苗下胚轴伸长是培育壮苗、高产稳产的关键。赤霉素是调控植物下胚轴伸长的重要植物激素，在强光下植物体内赤霉素含量降低，相反，在弱光或黑暗下赤霉素含量升高，光照强度调控植物内源赤霉素含量的科学问题不断深入。

近日，上海交通大学 黄丹枫 课题组联合西班牙农业基因组研究中心和广东省农业科学院蔬菜研究所在 Horticulture Research 在线发表了的题为 Plant buffering against the high-light stress-induced accumulation of CsGA2ox8 transcripts via alternative splicing to finely tune gibberellins levels and maintain hypocotyl elongation 的研究论文，揭示了 可变剪接响应光强调控黄瓜下胚轴伸长的分子机制 。

该课题组利用转录组数据，从全基因组层面分析了强光和弱光下黄瓜幼苗转录本可变剪接的差异，发现赤霉素代谢关键酶 Gibberellin 2-beta-dioxygenase8 ( CsGA2ox8 ) 具有两个转录本，分别命名为 CsGA2ox8.1 和 CsGA2ox8.2 。与 CsGA2ox8.1 相比， CsGA2ox8.2 的第二个内含子在转录过程中被保留了下来，该内含子含有的终止密码子TGA造成翻译提前终止，导致 CsGA2ox8.2 成为了“无功能”转录本。

黄瓜幼苗为什么要产生这种“无功能”的转录本？进一步研究发现，随着光照强度增加， CsGA2ox8.1 表达量逐渐升高， CsGA2ox8.1 的高表达显著降低了活性赤霉素的含量，可能导致幼苗没有足够的赤霉素维持正常生长。为了缓解这一现象，当光强高于400 µmol·m ^-2 ·s ^-1 时，黄瓜幼苗会加速表达“无功能”转录本 CsGA2ox8.2 ，使 CsGA2ox8.1 的表达不再加剧升高，进而维持幼苗生长所必须的内源赤霉素浓度。研究者还发现，水稻和拟南芥中的 GA2ox8 均存在与黄瓜相似的“无功能”转录本，从而推测植物中可能广泛存在这一响应强光的调控机制。