近日,四川大学生命科学学院刘明春课题组与我院刘锴栋教授和四川省自然资源科学研究院李明章研究员等共同在植物学国际权威期刊《New Phytologist》(中科院一区,IF:8.3)上发表题为“Dynamic m6A mRNA methylation reveals the involvement of AcALKBH10 in ripening-related quality regulation in kiwifruit”的研究论文。揭示了m6A 修饰在猕猴桃果实成熟和品质形成调控过程中的功能和作用机制,为基于表观遗传修饰培育高品质和耐贮运猕猴桃新品种提供了新的思路。

通过对猕猴桃果实四个不同发育和成熟时期的m6A甲基化组和转录组整合分析,发现 m6A 修饰主要发生在终止密码子和3’UTR 区域,且在果实成熟过程中m6A修饰水平逐渐降低。研究发现m6A水平与基因表达水平呈负相关,表明m6A修饰在调节猕猴桃果实成熟中可能发挥抑制作用(图1)。结合番茄中m6A的作用推测m6A修饰可能在呼吸跃变型果实成熟过程中功能可能具有保守性。通过鉴定猕猴桃果实成熟过程中特异性表达的基因筛选到RNA 去甲基化酶AcALKBH10和识别蛋白AcECT9,进一步通过猕猴桃瞬时表达体系发现超表达AcALKBH10显著增加猕猴桃果实中可溶性糖的含量且酸的积累显著降低。而沉默AcALKBH10后表现出相反的趋势。有意思的是AcECT9只有超表达株系中糖酸含量发生显著变化。综上,推测AcALKBH10在介导m6A修饰调控果实成熟和品质形成中发挥更为重要的作用。该研究不仅提升了对果实成熟的表观遗传机制的理解,而且为改善果实重要品质性状提供了新的途径。

图1 m6A在猕猴桃成熟中的表观调控机制
(a)猕猴桃果实发育和成熟的四个不同阶段。(b)LC-MS/MS 检测猕猴桃不同发育和成熟阶段 m6A 修饰的水平。(c)m6A 修饰在猕猴桃果实四个发育和成熟时期的富集。(d)猕猴桃果实185DAP + 5期 m6A 峰的序列基序。(e)瞬时表达AcALKBH10后猕猴桃果实中重要风味品质糖酸的含量。
四川大学生命科学学院刘明春教授、岭南师范学院生命科学与技术学院刘锴栋教授和四川省自然资源科学研究院李明章研究员为该论文的共同通讯作者。
四川大学刘明春课题组主要从事果实品质形成和维持的分子基础研究。近五年,以通讯联系人在Developmental Cell、Nature Communications、Plant Cell、Molecular Plant、New Phytologist、Journal of Integrative Plant Biology、Plant Physiology等国内外期刊上发表多篇研究成果,深入解析了果实成熟、软化、色泽形成、风味和营养品质代谢以及采后抗性等分子机制,为好看、好吃、好营养、好贮运新种质的创制奠定了理论基础。获得重庆市自然科学一等奖和四川省科技进步二等奖等科技奖励。
我院刘锴栋课题组主持国家自然科学基金、中央农业技术推广项目、广东省自然科学基金、广东公益研究与能力建设项目等60余项,作为第一作者或通讯作者在The Plant Journal、New Phytologist、Food Hydrocolloids、Carbohydrate Polymers、Journal of Integrative Plant Biology、Food Chemistry、LWT、Horticulture Research、Food Research International、中国农业科学、园艺学报等刊物上发表论文50余篇。获授权发明专利8件和实用新型专利15件。获2022年中国发明协会发明创新奖二等奖和中国商业联合会科技进步二等奖。
(图文/林思明 初审/梁金荣 复审/王锂韫 终审/刘锴栋)