近日，新加坡淡馬錫生命科學(xué)研究院與新加坡國立大學(xué)申莉莎研究員和俞皓院士在Nature Plants發(fā)表了題為RNA m6A modification meets plant hormones的綜述文章，深入解析了N6-甲基腺苷（m6A）RNA修飾與植物激素之間的相互作用機(jī)制，為理解植物如何通過動態(tài)的RNA修飾調(diào)控植物生長發(fā)育以及應(yīng)對環(huán)境變化提供了新的視角，同時(shí)也為精準(zhǔn)調(diào)控作物生長、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和抗逆性提供了新的思路。
m6A修飾是mRNA最廣泛的化學(xué)修飾之一，它能夠影響mRNA的轉(zhuǎn)錄，穩(wěn)定性、剪切、翻譯和降解，從而調(diào)控mRNA的表達(dá)和代謝過程。m6A修飾與植物激素有著重要的相互作用關(guān)系。m6A修飾不僅受植物激素信號的調(diào)控，還能反向影響激素的合成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及其在植物生長發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)中的作用。例如，脫落酸（ABA）、生長素（Auxin）和水楊酸（SA）等植物激素可誘導(dǎo)m6A修飾在特定基因上的重新分布，進(jìn)而影響相關(guān)信號通路及其下游基因的表達(dá)，表明植物激素在調(diào)控m6A水平方面發(fā)揮著重要作用。
反之，m6A修飾也直接影響激素的合成和信號傳導(dǎo)等過程。例如，在生長素信號途徑中，m6A修飾能夠穩(wěn)定OsYUCCA3的mRNA，提高水稻花粉囊中的生長素合成水平，從而促進(jìn)雄性生殖發(fā)育。在擬南芥中，m6A修飾出現(xiàn)在多個(gè)生長素信號通路關(guān)鍵基因（如TIR1、AFB和ARF）上。此外，一些m6A修飾酶的突變會導(dǎo)致生長素相關(guān)的表型異常，如根系生長受阻、葉片發(fā)育異常、向重力性受損等，表明了m6A修飾在生長素信號調(diào)控中的重要作用 （圖1）。
圖1: m6A 調(diào)控生長素合成與信號通路
在ABA信號通路中，m6A修飾同樣發(fā)揮了關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，外源ABA處理會顯著上調(diào)m6A去甲基化酶ALKBH9B和ALKBH10B的表達(dá)水平，并增強(qiáng)它們對ABA信號負(fù)調(diào)控因子ABI1 mRNA的去甲基化作用，從而提高這些基因的穩(wěn)定性，以響應(yīng)植物對干旱、鹽脅迫等環(huán)境因素的適應(yīng)能力。此外，m6A閱讀蛋白ECT8能夠響應(yīng)ABA信號形成液-液相分離的細(xì)胞凝聚體，將部分m6A修飾的mRNA，包括ABA受體基因PYL7，臨時(shí)儲存于應(yīng)激顆粒中，以精細(xì)調(diào)節(jié)ABA受體的蛋白表達(dá)。這一機(jī)制為植物在復(fù)雜環(huán)境中迅速調(diào)整ABA信號提供了新的調(diào)控模式。在植物免疫方面，m6A修飾也與SA信號緊密相關(guān)。研究表明，病原菌感染會顯著影響m6A修飾的全基因組分布，并增強(qiáng)SA信號途徑相關(guān)基因的m6A修飾水平。同時(shí)，m6A閱讀蛋白ECT1能夠通過mRNA降解途徑降低SA應(yīng)答基因的表達(dá)，以防止植物在病原菌脅迫下產(chǎn)生過度的免疫反應(yīng)，影響植物正常生長。這些發(fā)現(xiàn)表明，m6A修飾和激素的相互作用，在影響植物的生長發(fā)育和植物免疫等過程中發(fā)揮重要作用 （圖2）。
圖2: m6A 調(diào)控脫落酸與水楊酸信號通路
未來，結(jié)合高通量測序、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析及RNA修飾特異性基因編輯技術(shù)，我們有望進(jìn)一步拓寬了解m6A修飾和植物激素信號途徑之間的相互關(guān)系，并探索相關(guān)知識在作物育種中的潛在應(yīng)用。隨著RNA表觀遺傳學(xué)的不斷發(fā)展，m6A修飾調(diào)控植物生長和環(huán)境適應(yīng)的研究將為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、培育高產(chǎn)抗逆作物提供強(qiáng)有力的理論支撐和目標(biāo)基因。該綜述探討分析了表觀轉(zhuǎn)錄組和植物激素調(diào)控之間的分子機(jī)理和前言動態(tài)，并為利用表觀轉(zhuǎn)錄組改良作物性狀提供了潛在的研究思路和方向。
申莉莎研究員和俞皓院士為該論文的通訊作者。該研究得到了新加坡國立研究基金會，淡馬錫生命科學(xué)研究院和新加坡國立大學(xué)的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41477-025-01947-5
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