高溫可以誘導植物的核糖核酸反應

賓夕法尼亞州立大學的研究人員說，更高的溫度可能會引發(fā)植物核糖核酸或核糖核酸(細胞遺傳信息系統(tǒng)的一部分)的反應，以幫助管理環(huán)境的這種變化。

在一項關于水稻植株的研究中，研究人員發(fā)現，熱量的突然增加導致植物RNA結構的改變，這與信使RNA(或mRNA)的減少有關。mRNA分子是一種特定類型的RNA，在蛋白質的制造過程中將DNA指令傳遞給細胞中的核糖體。Wall的生物學教授Sarah M. Assmann說，由于植物不能像人類一樣調節(jié)自身的溫度或移出熱源，這一過程可能是植物應對高溫和干旱的方式之一。阿貝爾科學研究所。

研究人員今天(11月5日)在《美國國家科學院院刊》上發(fā)表了他們的研究成果。盡管這項研究可能是幫助農民生產更多耐熱抗旱作物的重要第一步，但它可能是必要的?？茖W。assmann說：“大米是世界上一半人口的主食，它對世界上一些地區(qū)的自給農業(yè)特別重要，因此是一種重要的糧食作物?！半S著氣候變化——我們需要增加糧食產量，以滿足世界日益增長的人口需求——我們一直在努力了解植物如何應對氣候壓力，因此未來我們可能會改良通過育種或其他機制獲得的作物品種，以獲得更好的抗逆性和更高的產量?！?

化學、生物化學和分子生物學杰出教授菲利普貝維拉夸(Philip Bevilacqua)說，研究人員檢查了14000多種不同的核糖核酸，以尋找分子復雜折疊結構中可能預示急性熱應激的變化。與DNA分子交織的雙鏈或雙螺旋不同，RNA是單鏈的?！耙驗镈NA有兩條鏈，它確實鎖定了非常少的不同折疊，但是RNA，因為它不與另一條鏈結合，可以自我折疊，所以RNA中有更復雜的折疊，”Bevilacqua的。

為了產生熱應激，研究人員將一組兩周大的水稻幼苗暴露在高于正常溫度-108華氏度-下僅十分鐘，并將這些植物與生長在72華氏度的對照組進行比較。Bevilacqua說：“我們之所以選擇這么短的時間，是因為RNA重折疊是一個快速的過程，而下游的過程，比如蛋白質中產生的過程，則比較慢，我們對RNA重折疊的方式特別感興趣。

研究人員發(fā)現，在熱脅迫下，植物核糖核酸的折疊比對照組更松散。然后，mRNA的擴增與mRNA豐度的損失有關，表明mRNA的去折疊促進其降解，這是細胞用來調節(jié)哪些基因表達以及何時表達的一種方法。assmann說：“我們發(fā)現的一個主要情況是，傾向于在其末端散開的RNA與這些RNA豐度的減少之間存在相關性，并且由于RNA編碼蛋白質，因此可以粗略地推斷這將導致編碼蛋白質的減少，包括酶和蛋白質的所有無數功能。

根據Bevilacqua的說法，這個過程為下一步研究更耐熱和抗旱的作物提供了線索?！耙虼耍绻Y構的丟失導致豐度的丟失，如果豐度的丟失不是最優(yōu)的，那么你可以想象我們可以改變RNA末端的序列，使它們更加穩(wěn)定，從而穩(wěn)定那些蛋白質的生產?！痹撜撐牡牡谝蛔髡呲w蘇說，這項研究還發(fā)現了基因調控的新見解?！斑@項令人興奮的研究揭示了一個以前被忽視的新的基因調控層，”蘇說?！疤貏e是，我們發(fā)現編碼一種特定類型的調節(jié)蛋白——轉錄因子的mRNA會降解，尤其是在高溫下解折疊。”

根據Bevilacqua和Assmann的研究，這種RNA分析是最早在沒有實驗室跨學科團隊合作的情況下，分析植物自身或體內RNA過程的研究之一。根據Assmann的說法，Bevilacqua和Assmann的實驗室已經合作了大約十年?！拔艺嬲J為這項研究特別有趣的是，它結合了我們實驗室所有不同的技能和才能，”assmann說?！斑@就是科學令人興奮的原因。”Assmann、Bevilacqua和Su與生物信息學和基因組學的研究生合作；化學專業(yè)研究生勞拉里奇；計算生物學博士后大衛(wèi)塔克；和植物生物學博士后孟。國家科學基金會的植物基因組研究計劃支持這項工作。

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