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Nature Biotechnology:RNA去甲基化有效增加植物生长和作物产量

已有 3140 次阅读 2021-8-7 14:36 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

RNA demethylation increases the yield and biomass of rice and potato plants in field trials

第一作者Qiong Yu

第一单位北京大学

第一单位Guifang Jia


 Abstract 


背景回顾RNA N6-methyladenosine (m6A) modifications are essential in plants. 


温室试验:Here, we show that transgenic expression of the human RNA demethylase FTO in rice caused a more than threefold increase in grain yield under greenhouse conditions. 


大田试验:In field trials, transgenic expression of FTO in rice and potato caused ~50% increases in yield and biomass. 


FTO株系表型:We demonstrate that the presence of FTO stimulates root meristem cell proliferation and tiller bud formation and promotes photosynthetic efficiency and drought tolerance but has no effect on mature cell size, shoot meristem cell proliferation, root diameter, plant height or ploidy. 


FTO作用机制:FTO mediates substantial m6A demethylation (around 7% of demethylation in poly(A) RNA and around 35% decrease of m6A in non-ribosomal nuclear RNA) in plant RNA, inducing chromatin openness and transcriptional activation


结论:Therefore, modulation of plant RNA m6A methylation is a promising strategy to dramatically improve plant growth and crop yield.


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 摘 要 


RNA m6A修饰在植物中具有重要作用。本文中,作者在水稻中异源表达了人类RNA去甲基化酶FTO,结果在温室条件下,转基因株系的籽粒产量增加了三倍。在田间试验中,水稻和马铃薯的转FTO株系产量和生物量提升了约50%。作者发现,FTO能够促进植物根分生组织细胞的增殖、分蘖芽的形成,并促进光合效率和干旱耐受性,同时对于成熟的细胞大小、茎干细胞增殖、根直径、植株高度以及倍性等无明显影响。FTO会导致植物约7%的poly(A) RNA去甲基化,非核糖体核RNA m6A修饰减少约35%,即导致了植物RNA发生大量的m6A去甲基化,诱导了染色质开放和转录激活。因此,对于植物RNA m6A甲基化的调控,是有效提高植物生长和作物产量的富有前景的策略。


 通讯作者 

** 贾桂芳 **


个人简介:

2002年,中国农业大学,学士;

2008年,中国农业大学,博士;

2009-2012年,美国芝加哥大学,博后;

2012-2019年,北京大学,副研究员;

2020年-至今,北京大学,特聘研究员。


研究方向:

1. 发展核酸修饰化学标记测序技术,实现核酸修饰的全转录组测序和定位;

2. 鉴定RNA修饰的修饰酶、去修饰酶和结合蛋白,阐明RNA修饰对植物生长发育、逆境响应等调控机制;

3. 改造植物RNA表观遗传修饰,实现植物高产等优质农艺性状;

4. 研究RNA表观遗传修饰在疾病中的致病分子机制;

5. 发展小分子抑制剂,调控RNA表观遗传修饰。


doi:  https://doi.org/10.1038/s41587-021-00982-9


Journal: Nature Biotechnology

Published date: July 22, 2021



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