LincRNA DALIR调控拟南芥干旱胁迫应答机制研究

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干旱胁迫会影响植物的整个生命周期,造成植物生长发育异常和作物减产。植物已经进化出多种机制来应对干旱胁迫,其中长链非编码RNA(lnc RNA)在植物干旱胁迫应答中发挥着重要作用,但其具体的作用机制尚不明确。实验室前期在拟南芥中鉴定到一个与植物干旱胁迫应答相关的长链非编码RNA,DALIR,其功能缺失突变体对ABA不敏感且耐旱能力降低。本研究综合运用遗传学和分子生物学等手段解析DALIR的生物学功能和作用机制,具体结果如下:1.土壤干旱实验发现dalir突变体的耐旱性降低,其气孔张合度较野生型更大、离体叶片失水速率也明显加快,表明DALIR通过调节气孔开放来正调控拟南芥干旱胁迫应答。2.通过酵母三杂交实验筛选到3个与DALIR相互作用的蛋白PABN1、PABN2和PABN3,它们同属于PABNs家族,可能参与调控m RNA的选择性多聚腺苷酸化(APA)。利用RNA pull-down实验成功验证了DALIR与PABN1和PABN2的相互作用,另外RNA免疫共沉淀实验表明PABN3与DALIR在拟南芥体内也存在相互作用。此外,PABN1、PABN2和PABN3均定位在细胞核中,并且它们两两之间存在相互作用,暗示这3个蛋白可能以形成复合物的方式发挥功能。3.利用CRISPR/Cas9技术分别创建了3个PABNs基因的功能缺失突变体,每个基因各获得了两个独立的突变体株系。表型分析发现PABN1、PABN2和PABN3功能缺失均会导致拟南芥气孔张合度增大,PABN1功能缺失会导致植株对ABA的敏感性降低而对甘露醇的敏感性增加,表明这3个蛋白也是通过调节植物叶片的气孔张合度来参与调控拟南芥干旱胁迫应答。4.对野生型和dalir突变体进行转录组测序分析,发现拟南芥干旱应答的正调控转录因子NAC055在dalir突变体中的表达量降低,q RT-PCR实验发现NAC055的表达量在3个pabn突变体中均发生下调。NAC055的转录本存在选择性多聚腺苷酸化,可形成两个长短不一的m RNA。q RT-PCR分析发现,在dalir突变体中NAC055短转录本的比例变多。综上结果表明DALIR调控NAC055的表达与选择性多聚腺苷酸化,从而影响拟南芥干旱胁迫应答。本课题有助于为长链非编码RNA调控植物抗旱方面的研究提供更多的理论基础,为植物胁迫应答的信号网络增加新的内容。
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