題目：The circular RNA circANK suppresses rice resistance to bacterial blight by inhibiting microRNA398b-mediated defense

期刊：The Plant Cell

影響因子：12

發(fā)表時(shí)間：2025.4.9

研究團(tuán)隊(duì)：上海交通大學(xué)博士生劉曉慧為論文第一作者，朱勃長(zhǎng)聘副教授為通訊作者。上海交通大學(xué)長(zhǎng)聘教軌副教授徐正銀參與了論文的部分工作。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、重慶自然科學(xué)基金和四川省科學(xué)技術(shù)廳等項(xiàng)目支持。

背景

環(huán)狀RNA（circRNA）在真核細(xì)胞中廣泛存在，并在基因表達(dá)調(diào)控和多種生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。然而，circRNA的生物發(fā)生機(jī)制、表達(dá)調(diào)控模式及其在植物抗病性中的功能關(guān)聯(lián)尚不明確，成為該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。由于缺乏能夠特異性敲低circRNA而不影響宿主基因表達(dá)的技術(shù)工具，植物circRNA的研究進(jìn)展受到制約。

方法

本研究通過(guò)構(gòu)建靶向Os-circANK反向剪接位點(diǎn)（BSJ）的CRISPR-CfxCas13d基因編輯系統(tǒng)，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化水稻獲得Os-circANK敲低株系（Os-circANKkd），同時(shí)通過(guò)反向互補(bǔ)輔助外顯子剪接策略構(gòu)建過(guò)表達(dá)株系（Os-circANKoe）。采用RT-qPCR和數(shù)字PCR（ddPCR）驗(yàn)證circRNA表達(dá)水平，結(jié)合RNase R消化實(shí)驗(yàn)和熒光原位雜交（FISH）確認(rèn)其環(huán)狀特性及亞細(xì)胞定位。通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)、RNA免疫共沉淀（RIP）和pull-down實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Os-circANK與miR398b的互作關(guān)系。

結(jié)果

本研究成功開(kāi)發(fā)了基于CRISPR-Cas13d系統(tǒng)的植物circRNA特異性敲低工具，并實(shí)現(xiàn)了水稻circRNA的靶向敲低。通過(guò)系統(tǒng)的生理生化實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)水稻細(xì)胞中的circANK通過(guò)ceRNA機(jī)制，競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR398b，從而緩解了miR398b對(duì)CSD1、CSD2、CCSD和SODX等基因的轉(zhuǎn)錄后抑制。這種分子間相互作用顯著降低了水稻在稻黃單胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）侵染后的活性氧水平，進(jìn)而負(fù)向調(diào)控水稻對(duì)白葉枯病的抗性。這一重要發(fā)現(xiàn)不僅拓展了circRNA在植物免疫調(diào)控中的功能認(rèn)知，也為作物抗病育種提供了潛在的分子靶點(diǎn)。

結(jié)論

該研究闡明了水稻環(huán)狀RNA（circular RNA, circRNA）通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（competing endogenous RNA, ceRNA）分子機(jī)制調(diào)控水稻抗白葉枯病的分子通路，為植物circRNA在病原互作中的功能提供了直接證據(jù)。開(kāi)發(fā)的CRISPR-Cas13d工具為植物circRNA功能研究提供了新方法。

參考文獻(xiàn)

Liu X, Wang P, Wang S, Liao W, Ouyang M, Lin S, Lin R, Sarris PF, Michalopoulou V, Feng X, Zhang Z, Xu Z, Chen G, Zhu B. The circular RNA circANK suppresses rice resistance to bacterial blight by inhibiting microRNA398b-mediated defense. Plant Cell. 2025 Apr 2;37(4):koaf082. doi: 10.1093/plcell/koaf082. PMID: 40261967; PMCID: PMC12013817.

沃森提供

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