山东农业大学揭示内含子miRNA作为“信号转换器”调控植物抗逆的新机制

2023年8月，《New Phytologist》在线发表了山东农业大学生命科学学院郑成超课题组题为“Intronic microRNA-directed regulation of mitochondrial reactive oxygen species enhances plant stress tolerance inArabidopsis”的研究论文。该研究阐明了内含子剪切是调控内含子miRNA加工的关键步骤，内含子miRNA可以作为“信号转换器”在增强植物抗逆性中发挥重要作用。

为详细研究内含子miRNA的加工剪切过程，课题组构建并创制了能够观察内含子miR400剪切的含荧光素酶报告基因的遗传材料。通过大范围的筛选发现，重金属镉离子处理会特异诱导miR400的内含子发生保留，成熟miR400的产生受到抑制；过表达miR400降低了拟南芥镉胁迫抗性，敲低miR400表达则增强了拟南芥镉胁迫抗性。进一步研究发现，这种剪切抑制miRNA的产生进一步解放了miR400的靶基因PPR1。PPR1定位于线粒体，直接影响电子传递链中的线粒体复合体III（Complex III）活性和线粒体编码基因ccmB的RNA编辑，能够通过维持较低的ROS水平来增强拟南芥镉胁迫抗性。综上，该研究首次发现并报道植物内含子miRNA可以作为“信号转换器”，接收外界胁迫信号，通过对其靶基因的严格调控，将信号传递到线粒体中，真正实现RNA splicing - miRNA targeting - RNA editing的信号转换。