Nature Communications:双链RNA结合蛋白DRG9作用于水稻的干旱耐受性(华中农业大学)

学术   2024-04-15 15:40   江苏  
四月
15

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A double-stranded RNA binding protein enhances drought resistance via protein phase separation in rice


Abstract

背景+问题Drought stress significantly impacts global rice production, highlighting the critical need to understand the genetic basis of drought resistance in rice. 


主要发现Here, through a genome-wide association study, we reveal that natural variations in DROUGHT RESISTANCE GENE 9 (DRG9), encoding a double-stranded RNA (dsRNA) binding protein, contribute to drought resistance


结果1-DRG9作用机制Under drought stress, DRG9 condenses into stress granules (SGs) through liquid-liquid phase separation via a crucial α-helix. DRG9 recruits the mRNAs of OsNCED4, a key gene for the biosynthesis of abscisic acid, into SGs and protects them from degradation. 


结果2-等位基因变异In drought-resistant DRG9 allele, natural variations in the coding region, causing an amino acid substitution (G267F) within the zinc finger domain, increase DRG9’s binding ability to OsNCED4 mRNA and enhance drought resistance


结果3-实际应用Introgression of the drought-resistant DRG9 allele into the elite rice Huanghuazhan significantly improves its drought resistance


结论Thus, our study underscores the role of a dsRNA-binding protein in drought resistance and its promising value in breeding drought-resistant rice.


摘 要

干旱胁迫严重限制全球的水稻产量,因此亟需了解水稻干旱耐受性的遗传基础。本文中,作者通过全基因组关联分析发现了一个编码双链RNA结合蛋白的基因DRG9,其自然变异作用于水稻的干旱耐受性。在干旱胁迫条件下,DRG9蛋白会通过α-螺旋进行液-液相分离,从而凝聚形成胁迫应激颗粒。DRG9会将ABA合成关键基因OsNCED4的mRNA招募至胁迫颗粒中,从而避免后者被降解。在干旱耐受性的DRG9等位基因中,编码区的自然变异会导致其在锌指结构域发生一个氨基酸的替换(G267F),从而增强了DRG9对于OsNCED4基因mRNA的结合能力,进而增强了干旱耐受性。将干旱耐受性DRG9等位基因通过渐渗方式导入优良水稻品系'黄华占'中,能够明显增强其干旱耐受性。因此,本文的研究揭示了一个dsRNA结合蛋白在干旱耐受性中的重要作用,其在未来水稻干旱抗性育种中具有广阔前景。


p.s. stress granules, 胁迫应激颗粒,一种RNP颗粒,其可以在各种胁迫应激条件下细胞内组装形成的颗粒,参与mRNA翻译和降解的调节。


华中农业大学熊立仲教授和赖雪雷教授为本文共同通讯作者,王怀军博士生和叶田田博士生为本文共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划(2022YFF1001604)、国家自然科学基金(31930080、31821005)以及湖北洪山实验室基金(2021hszd011、2021hskf003)的联合资助。


doi: https://doi.org/10.1111/nph.17977

Journal: The Plant Cell
Published date: February 01, 2024

Cite:
Huaijun Wang, Tiantian Ye, Zilong Guo, Yilong Yao, Haifu Tu, Pengfei Wang, Yu Zhang, Yao Wang, Xiaokai Li, Bingchen Li, Haiyan Xiong, Xuelei Lai & Lizhong Xiong. A double-stranded RNA binding protein enhances drought resistance via protein phase separation in rice. Nature Communications, 2024, 15: 2514. DOI: 10.1038/s41467-024-46754-2

p.s. 熊立仲,男,华中农业大学教授,博士生导师,“长江学者”特聘教授、国家“万人计划”领军人才、国家“杰青”、国家百千万人才工程、科技部中青年科技创新领军人才、农业部杰出科研人才获得者,华中农业大学生化与分子生物学国家重点学科带头人,并被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。长期从事植物非生物逆境抗性的分子基础研究,建立了水稻抗逆功能基因组和高通量表型组研究平台及抗旱设施;深入解析了水稻抗旱性的遗传基础并鉴定了一批重要抗旱相关基因的功能;在水稻中发现多条控制水分散失(“节流”)的新途径;在植物中首次揭示了SKIP蛋白增强细胞活力提高耐旱性的新功能;发现了MODD调控水稻抗旱性的新机制。

赖雪雷,男,华中农业大学教授,博士生导师。采用遗传学、生物化学、生物物理学和生物信息学等手段,解析水稻感知环境/胁迫信号的遗传和分子基础(特别是温度信号,包括高温、低温和升高的环境温度),旨在为水稻的环境适应性遗传改良提供重要的基因资源和理论基础。


END



植物类SCI摘要
收集植物学杂志Plant Cell, Nat Plants, Mol Plant, Plant Physiol, New Phytol, Plant Biotechnol J等及CNS(含子刊)植物学方向的优秀论文摘要。
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