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Nature Biotechnology:化学与分子工程学院贾桂芳课题组与合作者合作报道一种表观遗传编辑育种新技术,助力粮食增产,推动农业技术革å‘?/h1>
作者:     来源ï¼?nbsp;    发布日期:2021-07-22

随着世界人口的快速增长,è‡?/span>2050年粮食产量需要再增加50%才能完全满足需求,如何进一步提高作ç‰?/span>产量是亟待解决的严峻问题ã€?/span>加之近年æ�?/span>全球气候变暖ã€?/span>土地干旱半干æ—?/span>加剧ã€?/span>极端天气等也为粮食安全带来了巨大挑战ã€?/span>与此同时ï¼?/span>土地沙漠åŒ?/span>å’?/span>荒漠åŒ?/span>严重ï¼?/span>对大自然和人类健康的危害也在日益加剧ï¼?/span>如何打é€?/span>â€?/span>山水林田湖草â€?/span>的整ä½?/span>生æ€?/span>文明建设的同时能提供更多的植物原材料也是亟待解决的问题ã€?/span>我国科学家在传统作物杂交育种和新分子育种提高作物产量做出了巨大的贡献,但依然迫切需要新技术应对未来的粮食挑战ã€?/span>森林草原修复和提供足够的植物原材料等问题ã€?/span>

北京大学化学与分子工程学é™?/span>贾桂芳课题组致力于研ç©?/span>RNA甲基åŒ?/span>修饰N6-甲基腺嘌呤(m6A)调æŽ?/span>植物生长发育及刺激响应的分子机制,绘制了植物拟å�?/span>èŠ?/span>和玉米的m6A全转录图谱(Nature Communications 2014ï¼?/span>Plant Physiology 2020),鉴定和解析了植物拟南èŠ?/span>ä¸?/span>m6A去修饰酶ALKBH10Bå’?/span>m6A结合蛋白ECT2ã€?/span>CPSF30-L的生物功能(Plant Cell 2017, 2018; Molecular Plant 2021ï¼?/span>Nature Communications 2021),推动了植ç‰?/span>RNA表观遗传å­?/span>的研究ã€?/span>

2021å¹?æœ?/span>22æ—?/span>,贾桂芳课题ç»?/span>ä¸?/span>美国芝加哥大å­?/span>何川教授课题组ã€?/span>贵州大学宋宝安院士课题组合作ï¼?/span>共同在ã€?/span>Nature Biotechnology》上发表了题ä¸?/span>“RNA demethylation increases the yield and biomass of rice and potato plants in field trialsâ€?/span>的研究论文ã€?/span>该研究发现通过调节RNA表观遗传修饰m6A含量可促进植物生长,提高作物产量å’?/span>生物é‡?/span>ï¼?/span>作为首个粮食增产çš?/span>表观遗传育种新技术,未来有望推进我国农业技术发展ã€?/span>

该研究在单子叶植物水稻和双子叶植物土豆中引入FTO(哺乳动物体内的RNA去甲基化酶)对植物RAN表观遗传修饰m6A进行去甲基化。田间试验结果表明过表达FTOçš?/span>水稻和土豆的产量和生物量都显著增加了çº?/span>50%。进一步研究发现,过表è¾?/span>FTO可显著促进水稻分蘖形成和根系生长,增强光合作ç”?/span>效率和抗旱能åŠ?/span>ã€?/span>FTO可特异性增强根顶端分生组织细胞的增殖,增加根长和根的数目,从而促进根系生长。深入研究其分子机理发现FTOä»?/span>导的m6A去甲基化可以促进染色质的开放,激活转录,尤其是表型相关基因的转录ã€?/span>

该研究开发了一ç§?/span>å…?/span>新的、具有普适性的表观遗传编辑育种技æœ?/span>ï¼?/span>å�?/span>用于培育高产高生物量的优良品种,实现粮食增产ã€?/span>此外改é€?/span>后的植物根系发达有望更加适应抗旱、抗逆等环境,未æ�?/span>该技æœ?/span>有望应用äº?/span>森林草原生æ€?/span>修复问题ã€?/span>

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FTO对水稻品种日本晴ï¼?/span>Nipp)的改é€?/span>

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FTOå¯?/span>马铃è–?/span>品种鄂薯3å�?/span>ï¼?/span>EM3)的改é€?/span>

 

北京大学化学与分子工程学院贾桂芳组博士后喻琼(作ç‰?/span>RNA修饰研究),芝加哥大å­?/span>何川组博å£?/span>后刘顺(生物信息学分析)为该论文的共同第一作è€?/span>ã€?/span>北京大学化学与分子工程学院贾桂芳研究员,芝加哥大学何川教æŽ?/span>å’?/span>贵州大学宋宝安院士为该论文的共同通讯作è€?/span>ã€?/span>该研究得到了国家自然科学基金ã€?/span>国家重点基础研究发展计划项目ã€?/span>北京市自然科学基é‡?/span>ã€?/span>北京光元立方生物技术有限公å�?/span>å’?/span>钟子逸教育基é‡?/span>和北京分子科学国家研究中å¿?/span>的资åŠ?/span>ã€?/span>

 

原文链接ï¼?/span>//www.nature.com/articles/s41587-021-00982-9

@ 版权所æœ?违者必ç©?/br>联系方式:北京市海淀区成府路202å�?北京大学化学与分子工程学院,邮编:100871
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