aBIOTECH | 上海交通大学姜博晨课题组综述植物RNA N6-甲基腺苷的调控机制及在作物遗传改良中的应用

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RNA表观修饰是指发生在RNA分子上的化学修饰，广泛存在于动物、植物、真菌等真核生物。N⁶-甲基腺苷（m⁶A）是真核生物mRNA中最普遍的化学修饰之一，能够影响mRNA的转录、剪接、翻译和降解等进程。目前，越来越多的研究表明细胞内m⁶A修饰水平的变化与植物的多个生物学过程密切相关，包括生长发育、开花、生物与非生物胁迫应答等。

近日，上海交通大学生命科学技术学院姜博晨课题组在aBIOTECH 发表了题为“Molecular mechanisms and crop improvement potential of RNA N⁶-methyladenosine in plants”的综述论文。文章系统梳理了植物m⁶A调控的最新研究进展以及利用m⁶A修饰进行作物改良的潜在应用策略。

作者首先概述m⁶A修饰调控的分子机制，详细阐述了其核心调控组分，包括"写入器"（甲基转移酶，writers）、"擦除器"（去甲基化酶，erasers）和"读取器"（m⁶A结合蛋白，readers）在协调多个RNA代谢过程（如转录、剪接和翻译等）中的作用机理。研究表明，m⁶A修饰介导的RNA代谢改变与拟南芥的多个生长发育过程及环境适应性密切相关（图1）。例如，拟南芥writer复合体组分MTA、FIP37的突变会导致m⁶A修饰水平降低，从而影响拟南芥的胚胎发育过程；去甲基化酶ALKBH10B介导的mRNA去甲基化会影响转录本的稳定性，调控植物开花过程；ECT8则能够作为非生物胁迫感受器，形成具有液-液相分离属性的凝聚体并选择性招募具有m⁶A修饰的转录本抑制其翻译过程，从而负调控ABA信号通路。

图1. 拟南芥中m⁶A修饰的生物学功能

随后，本文重点阐述了m⁶A修饰在其他植物中的功能，汇总了包括主要粮食作物水稻、大豆、玉米和关键经济作物番茄、草莓等在内的多项研究进展，总结了目前报道的m⁶A修饰组分在调控植物生长发育、产量、果实成熟、芳香物质代谢以及逆境应答中的重要作用（图2）。例如，在水稻中，m⁶A甲基化通过OsMTA2、OsFIP37和OsYTH07等关键因子的协调作用，调控早期小孢子发生、花粉发育以及开花时间等重要生殖过程；在番茄中，SlALKBH2和SlYTH2介导的m⁶A修饰调控果实成熟与芳香物质积累，直接影响番茄的成熟过程和风味品质。这些研究均暗示m⁶A修饰在作物的品质改良中可能具有重要作用。

图2. 粮食作物中m⁶A修饰的生物学功能

最后，本文深入探讨了利用m⁶A修饰来提升作物品质的生物技术策略，包括过表达来自人类的m⁶A去甲基化酶FTO、利用CRISPR/Cas13技术靶向m⁶A靶标，在不改变DNA的情况下直接进行转录本修饰改变、使用小分子化合物更改m⁶A修饰相关组分的活性以及整合基于m⁶A的多组学技术，挖掘潜在的新调控因子等（图3）。这些策略为理解m⁶A修饰在植物生物学中的多维作用提供了系统框架，并凸显了该修饰作为新一代作物改良靶标的巨大潜力。

图3. 提高作物品质的生物技术策略

综上，该综述系统总结了植物RNA N⁶-甲基腺苷的调控机制及其在多个物种中的研究进展，为利用表观转录组技术改良作物性状提供了潜在思路和方向。

上海交通大学生命科学技术学院姜博晨副教授为该文章的通讯作者，傅迪毅博士和王汇源博士为论文的共同第一作者。该研究得到了上海启明星计划的资助。

引用本文：

Fu, D., Wang, H. & Jiang, B. Molecular mechanisms and crop improvement potential of RNA N⁶-methyladenosine in plants.  aBIOTECH (2025). https://doi.org/10.1007/s42994-025-00228-1

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