高温可以引发植物的RNA反应

宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示，温度较高的温度可能引发植物RNA或核糖核酸(细胞遗传信息系统的一部分)的响应，以帮助管理环境中的这种变化。在一项关于水稻植物的研究中，研究人员发现，热量的突然增加导致植物RNA结构的变化，这与其信使RNA或mRNA的数量减少有关。mRNA分子是特定类型的RNA，其在蛋白质制造过程中将DNA指令转移到细胞中的核糖体。

沃尔生物学教授Sarah M. Assmann表示，由于植物不能像人类一样调节自身的温度，或者从热源中移出，这个过程可能是植物在高温和干旱条件下应对的方式之一。埃伯利科学学院。研究人员今天(11月5日)在“国家学院学报”上公布了他们的研究结果，虽然这项研究可能是帮助农民生产更多耐热和抗旱作物的重要的第一步，但这项研究可能是必要的。科学。

“水稻是世界一半人口的主食，对世界某些地区的自给农业尤为重要，因此它是一种重要的粮食作物，”阿斯曼说。“随着气候变化 - 我们需要增加粮食产量以满足世界不断增长的人口需求 - 我们一直在努力了解植物如何应对气候压力，因此，未来我们可能会改善作物品种，通过育种或其他机制，以获得更好的抗逆性和更高的产量。“

研究人员检查了超过14,000种不同的RNA，以寻找分子错综复杂折叠结构的变化，这些结构可以发出急性热应激信号，Philip Bevilacqua，化学与生物化学与分子生物学杰出教授说。与DNA分子的交织双链或双螺旋不同，RNA是单链的。

“因为DNA有两条链，所以它确实被锁定在很少的不同折叠中，但是RNA，因为它不与另一条链相连，能够自我折叠，因此RNA中存在更复杂的折叠，” Bevilacqua的。

为了产生热应激，研究人员将一组两周大的水稻幼苗置于高于正常温度--108华氏度 - 仅十分钟，并将这些植物与生长在华氏72度的对照组进行比较。

“我们选择这么短的时间是因为RNA的重新折叠是一个快速过程，而下游过程，如蛋白质生产，速度较慢，我们对RNA重折叠的方式特别感兴趣，”Bevilacqua说。

研究人员发现，在的RNA折叠植物遭受热应激均较宽松中的对照组。然后，mRNA的展开与mRNA丰度的丧失相关，表明mRNA去折叠促进其降解，这是细胞用于调节哪些基因表达和何时表达的方法。

“我们发现的一个主要问题是，在它们末端倾向于展开的RNA与这些RNA的丰度减少之间存在相关性，并且由于RNAs编码蛋白质，您可以松散地推断出这将导致减少编码的蛋白质，包括酶和蛋白质执行的所有无数功能，“阿斯曼说。

根据Bevilacqua的说法，这一过程为未来研究更耐热和抗旱作物的后续步骤提供了线索。

“因此，如果结构的丧失导致丰度的丧失，并且如果丰度的损失不是最佳的，那么你可以想象我们可以改变RNA末端的序列，使它们更稳定，因此，稳定那些蛋白质的生产。“

该论文的第一作者赵苏表示，该研究还发现了对基因调控的新见解。

“这项令人兴奋的研究揭示了以前未被重视的新基因调控层，”苏说。“特别是，我们发现编码一种特定类型的调节蛋白，转录因子的mRNA特别是通过在高温下展开而降解。”

根据Bevilacqua和Assmann的研究，如果没有实验室的跨学科团队合作，这项RNA分析是最先分析植物本身或体内RNA过程的研究之一。据阿斯曼称，Bevilacqua和Assmann的实验室已经合作了大约十年。

“我真正认为这项研究特别有趣的是它融合了我们实验室的所有不同技能和所有不同的才能，”阿斯曼说。“这就是科学令人兴奋的原因。”