近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所農(nóng)作物基因資源與基因改良國家重大科學(xué)工程作物生物信息學(xué)及應(yīng)用創(chuàng)新團隊與湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所等單位合作，首次在植物中發(fā)現(xiàn)基因外顯子跳躍剪接機制并創(chuàng)制香型水稻。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。
據(jù)趙開軍研究員介紹，前體信使核糖核酸（pre-mRNAs）剪接是真核細(xì)胞基因表達(dá)的重要生物學(xué)過程。mRNA剪接復(fù)合體通常將pre-mRNAs的內(nèi)含子剪除并將各外顯子依次鏈接成成熟的mRNA，以將遺傳信息進一步傳遞至翻譯的蛋白質(zhì)。如果成熟的mRNA缺少某個（些）外顯子，則稱為外顯子跳躍剪接。前人研究表明，基因內(nèi)含子的末端堿基缺失或替換，可引起哺乳動物基因外顯子跳躍剪接，然而植物中的外顯子跳躍剪接現(xiàn)象尚無報道。
香味是高端優(yōu)質(zhì)大米的重要特征之一。水稻香味形成常被 OsBADH2 基因抑制。研究人員將 OsBADH2 基因第2外顯子和第2內(nèi)含子連接點作為基因編輯靶點，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得一批基因編輯水稻植株，系統(tǒng)分析后不僅發(fā)現(xiàn)設(shè)計的靶位點實現(xiàn)成功編輯，而且觀察到 OsBADH2 基因第2外顯子末端的鳥嘌呤核糖核苷酸缺失，會導(dǎo)致成熟mRNA中第2外顯子整體缺失，從而首次證實植物中也存在外顯子跳躍剪接機制。在該研究中， OsBADH2 基因第2外顯子的跳躍剪接使新的mRNA中密碼子序列改變，進而導(dǎo)致編碼蛋白翻譯的提前終止，造成 OsBADH2 基因功能喪失 ， 最終創(chuàng)制出香型水稻。該研究不僅首次發(fā)現(xiàn)植物基因外顯子跳躍剪接現(xiàn)象，而且明確其調(diào)控的關(guān)鍵位點是外顯子末端核苷酸。該機制的發(fā)現(xiàn)為作物性狀改良提供了新思路。
該研究得到中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、發(fā)展中國家杰出青年科學(xué)家來華工作計劃項目等資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13514
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