tRNA核苷修饰调控高等植物抗逆性的初步研究

所有生物体转运RNA（tRNA）中都存在修饰核苷，修饰核苷来自于四种基本核苷在核糖或碱基上的各种化学修饰，对tRNA读取密码子的功能有重要的调节作用。修饰核苷通过对蛋白质翻译水平的调控影响细胞代谢、基因表达及对外界环境的适应等等。tRNA核苷修饰在高等植物中的基因功能研究鲜有报道，最新研究表明拟南芥ncm5U核苷修饰突变体比野生型更加抗干旱。本项目首先建立拟南芥tRNA修饰核苷在不同发育阶段、不同组织器官和不同生长条件下的高效液相层析图谱；通过酵母已知tRNA核苷修饰基因挖掘拟南芥中相应的tRNA核苷修饰基因；研究拟南芥tRNA核苷修饰基因的表达与调控；研究tRNA核苷修饰对拟南芥生长发育特别是抗逆性的影响。研究目标是结合反向遗传学、分子生物学和转录组学等手段揭示tRNA修饰核苷调控高等植物抗逆性的分子机理。研究成果可以推广到能源植物、农作物及林木，具有广阔的应用前景。

研究目标：建立拟南芥tRNA修饰核苷的研究模式，确立在正常生长条件下拟南芥不同发育时期及组织器官中核苷修饰的图谱；通过分析特异核苷修饰基因的突变体，揭示特异核苷修饰对植物生长发育以及非生物抗逆的影响。.项目研究关键问题：.(1) 拟南芥中参与tRNA核苷修饰的生物合成基因有哪些？.(2) 影响拟南芥对干旱、寒冷或盐碱等逆境耐受的tRNA核苷修饰有哪些？ .(3) tRNA核苷修饰调控植物抗逆性的分子机制如何？.目前取得成果如下：a）获得了一批新的拟南芥tRNA核苷修饰候选基因的T-DNA突变体纯合插入突变体，并分析了他们的核苷修饰情况，得到了针对m1G（包括第9位和第37位2个不同位点的修饰）, m5C 和m5U几种特异核苷修饰显著下调或者基本缺失的突变体；b）构建了基因功能研究的相关株系，包括过表达和启动子活性分析的转基因植株，部分冗余基因的双突变体等等；c）实施了部分基因编码蛋白的体外表达和功能分析；d）分析了拟南芥不同发育阶段和不同组织器官的修饰核苷的分布情况；e）分析了拟南芥部分非生物逆境胁迫下修饰核苷的变化情况。同时在核苷修饰分析方面进行了液相-质谱分析系统的建立，并取得了良好的结果;f)在水稻和杨树分别代表的农作物和木本植物中也开展了一定的研究。.发表论文情况：.SCI论文- Yan X, Jin XH, Wang YM, Zeng B, Chen P. Recent Advances in the Role of the Elongator Complex in Plant Physiology and tRNA Modification: A Review. Journal of Integrative Agriculture. Advanced Online Publication: 2014, 13(8): 1640-1650.