拟南芥supRNA促进种子萌发的分子机制研究

Stored unpolyadenylated mRNA(supRNA) is one type of mRNAs preserved in animal and plants body, inactive and without long poly(A) tails(<40nt). In animals, supRNAs play important roles in regulating gametes maturation and embryonic development after activation. supRNAs are widespread in plants and are required for seed germination. However, the mechanisms of supRNAs activation and promoting seed germination are not understood. Based on literature and applicant's Ph.D dissertation, the project aims to decipher the role of supRNA in seed germination, using the combination of molecular,bioinformatics and high throughput 3’end transcriptome sequencing(PAT-seq) methods. The study will also decipher the molecular mechanisms of supRNAs activation and promoting seed germination in order to provide tools for crop productivity.

supRNA(stored unpolyadenylated mRNA,supRNA)是指保存于动植物体内、暂时不活跃且不具有长多聚腺苷化尾巴(<40nt)的一类存储mRNA。激活后的supRNA在动物生殖细胞成熟及胚胎细胞发育过程中具有重要功能并已深入研究。supRNA广泛存在于植物种子中。更为重要的是种子萌发依赖于supRNA。但植物supRNA的激活机制尚未揭示，supRNA促进种子萌发的分子机制也有待深入研究。基于已发表相关文献及申请人以supRNA在种子萌发中的调控机制为主要研究内容的博士毕业论文，本项目瞄准植物依赖supRNA萌发这一重要现象，以提高农作物种子发芽势和发芽率的实际需求为着眼点，利用分子生物学、自主研发的高通量测序PAT-seq和生物信息学相结合的手段，重点研究植物supRNA的激活机制和supRNA促进种子萌发的分子机制这两个关键的科学问题。

种子萌发是植物生长发育中受到高度调控的过程之一，种子萌发依赖于大量的存储RNA。然而，有关种子中储藏RNA的存在形式与激活机制尚不清楚。本项目旨在发掘出一类新的储藏RNA，该类RNA可在干种子中保存于动植物体内、暂时不活跃且不具有长多聚腺苷化[poly(A)]尾巴(<40nt)，但其可在种子萌发早期过程中因重新添加多聚腺苷化尾巴而快速激活，并依据其特性命名为supRNA（stored unpolyadenylated mRNA）。此研究将有利于揭示种子存储RNA的调控机制，从新视角探索种子存储RNA的功能，完善存储RNA的种类、并为提升种子发芽势与发芽率提供新的途径和基因资源。.在人才培养方面,本项目培养了植物分子生物领域的多名研究生和博士生，其中王涛涛在《Plant Journal》以第一作者发表高水平研究论文。由于本研究难度较高、本项目目前多数资助成果仍在文章审稿及准备成果阶段。在论著方面，目前已资助发表1篇SCI论文，以及2篇中文核心论文。另有1篇SCI论文在审（修回在审），以及2篇SCI论文在准备投稿中。在研究成果方面，本项目在转录抑制剂处理后3小时的吸胀种子中发掘出了183个supRNA，在24小时吸胀种子中发现了788个supRNA，其中96个supRNA在两个时期均存在。进一步对重叠的supRNA研究发现，其主要与厌氧胁迫、激素调控如水杨酸、乙烯、脱落酸有关，且其中12个基因已有报道参与种子萌发。这些结果将为后续了解supRNA在种子萌发中的激活机制提供前期基础，为种子萌发早期RNA的激活研究提供新思路。