RNA修饰作为一种重要的转录后调控手段，在动植物及微生物中普遍存在。这种修饰能通过影响RNA的剪接、稳定性和翻译效率等方面来调节RNA的功能和蛋白质水平，从而影响细胞的分化、发育、应对压力等多种生物过程。然而，在植物领域，尤其是在病原体感染情况下，RNA修饰如何动态调控转录后重编程的具体分子机制尚有许多未解之谜。
近日，四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室陈学伟教授领衔的水稻重大病害抗性团队在国际权威期刊Nature Plants期刊上发表了题为“Dynamics of epitranscriptomes uncover translational reprogramming directed by ac4C in rice during pathogen infection”（水稻表观转录组动态揭示了RNA修饰对病原菌侵染过程中翻译重编程的调控作用）的研究论文，全面解析了稻瘟菌感染前后宿主细胞中mRNA翻译重编程的现象，揭示了RNA乙酰化（ac4C）作为一种重要的转录后修饰，在调节mRNA翻译效率及水稻对抗稻瘟菌感染中扮演的关键角色。
值得注意的是，这是该团队继今年7月17日在《Developmental Cell》和9月11日在《Nature Communications》上发表相关研究之后，再次针对水稻抗病和生长平衡机制在CNS子刊上的发表的第三篇论文。
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稻瘟病等植物病害对水稻生产安全构成重大威胁。为了探索这些病害的抗性调控机制，该研究团队进行了深入研究，并取得了一系列重要成果（Cell, 2017; Science, 2018; Nature Microbiology, 2020; Nature Communications, 2023等）。在这次研究中，他们通过系统地识别出感染前后翻译重编程的mRNA及其六种主要RNA修饰类型（m1A、2’O-Nm、ac4C、m5C、m6A、m7G）的变化位点，进一步探讨了RNA修饰在转录后重编程中的核心作用。研究结果表明，携带RNA修饰的mRNA通常表现出更高的表达量和翻译效率。特别地，在稻瘟病感染后，与生长发育相关的基因mRNA翻译效率下降，而与免疫信号通路相关的基因mRNA翻译效率则显著增加。
更重要的是，研究团队发现，感染期间RNA乙酰化修饰水平与mRNA翻译重编程之间存在明显的正向关联。深入分析显示，位于密码子第三个位置的RNA乙酰化修饰（ac4C）提高了与脂质代谢和茉莉酸合成有关的mRNA翻译效率。此外，研究还确认了RNA乙酰转移酶OsNAT10是调控RNA乙酰化修饰的关键成分之一，它参与了水稻对病害的抵抗。当OsNAT10基因缺失时，水稻内的mRNA乙酰化程度大幅下降，导致茉莉酸合成障碍，植株对稻瘟病的抵抗力减弱。此研究不仅为利用表观遗传重编程提升作物抗逆性提供了新策略，也为理解RNA修饰如何在水稻中平衡产量与抗逆性之间的关系提供了理论依据。
实验室副教授陆翔、博士研究生何曜、已毕业硕士郭瑾俏、硕士研究生王岳和言茜为论文的共同第一作者，王静教授、陈学伟教授、陆翔副教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家科技重大专项-生物育种、国家自然科学基金、以及四川省自然科学基金的资助。
