朱丹萌 研究员
RNA调控与植物环境适应性研究组
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1. 核仁小分子RNA及其变体在植物环境信号响应中的生成代谢与功能机制
2. 植物细胞核与叶绿体信息交流以及蛋白质合成调控机制
3. RNA技术开发用于作物农艺性状改良
一、RNA介导的植物光信号转导调控
长度为50-300个核苷酸的结构型RNA在真核生物中广泛存在，包括核仁小分子RNA, 小核RNA等。它们是重要的基因表达调控因子，在植物中完成系统注释存在多个技术难点。我们突破了特定长度RNA的生化分离、转录本双末端分子特征解析及高通量建库等技术难点，在模式植物水稻和拟南芥中率先揭示了50-300核苷酸长度的非编码RNA的表达、分子特征与演化规律 (Molecular Plant, 2013; Molecular Plant, 2014)。发现了首例关键核仁小分子RNA的表达下降即可造成植物幼苗期生长发育显著缺陷，并揭示了其调控作用方式 (PNAS, 2016)。利用改进的一系列RNA生物学研究方法，在分子水平发现并解析了平行于已知光信号介导的遗传网络框架的新调控途径；发现了受光信号调控的非编码RNA-核糖核蛋白核心分子模块，这类模块可确保植物在幼苗阶段顺利完成种子萌发、子叶去黄化和幼苗形态建成等一系列的光控生长发育程序（PNAS, 2014；Sci. China. Life. Sci., 2018；Plant Cell, 2022）。鉴定了一类精准抑制基因表达的分子开关模块BTE1 (barrier oftranscriptionelongation1)复合体，阐明了植物特定基因上表观修饰变化与核心转录机器活性相关性 (PNAS, 2022)。
二、光信号和植物激素信号交叉互作调控
光信号与植物激素信号互作调控多个植物重要的生理过程。我们发现光形态建成核心抑制复合体COP1 (constitutivelyphotomorphogenic1)/SPA (suppressor ofphyA-105)在黑暗条件下抑制油菜素内酯信号通路关键负调控因子GSK3β蛋白激酶BIN2 (BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE 2) 活性，从而抑制幼苗光形态建成(PNAS, 2017)。E3泛素连接酶COP1的底物转录因子HY5在光照条件下增强BIN2的激酶活性，进而抑制幼苗下胚轴伸长(Nat. Commun., 2020)。研究拓展了光信号与植物激素信号核心蛋白因子间的新调控结点，为优化与利用作物光信号转导模块奠定了重要理论基础。
Wang YQ, Fan YY, Fan D, Zhou XL, Jiao YT, Deng XW, Zhu DM. (2023) The noncoding RNA HIDDEN TREASURE 1 promotes phytochrome B-dependent seed germination by repressing abscisic acid biosynthesis. Plant Cell, 35: 700-716.
Wang YQ, Deng XW, Zhu DM. (2022) From molecular basics to agronomic benefits: Insights into noncoding RNA-mediated gene regulation in plants. J. Integr. Plant Biol., 64: 2290-2308.
Wang YQ, Fan YY, Fan D, Zhang YB., Zhou XL, Zhang RK, Wang Y, Sun YJ, Zhang W, He YH, Deng XW, Zhu DM. (2022) The Arabidopsis DREAM complex antagonizes WDR5A to modulate histone H3K4me2/3 deposition for a subset of genome repression. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 119: e2206075119.
Li J, Terzaghi W, Gong YY, Li CR, Ling JJ, Fan YY, Qin NX, Gong XQ, Zhu DM, Deng XW. (2020) Modulation of BIN2 kinase activity by HY5 controls hypocotyl elongation in the light. Nat. Commun., 11, 1592.
焦韵桐、陈凤莹、张瑞锴、何凯、莫倩茹、高舒、苏磊、孙飞扬
