侧根在固着植物生长和水养分吸收中扮演至关重要的作用。侧根源于侧根原基,侧根原基起始于中柱鞘,随着发育的继续,突破内皮层、皮层和表皮,最终形成成熟的侧根。研究显示,外界环境信号和内部发育信号通过植物激素、多肽,以及小RNA分子参与植物侧根的起始和发育,最终实现可塑性发育。
该项研究,通过侧根发育缺陷突变体的筛选,分离了一个侧根原基发育缺陷的突变体fewer lateral root density1 (flrd1,也命名为sic-4)。通过克隆和互补分析确定该突变体由于富含脯氨酸蛋白(proline-rich protein)SICKLE的缺失所致。SICKLE与RNA脱支酶DBR1直接相互作用。SICKLE的缺失导致全基因组范围内的套索RNA过量累积和DBR1在细胞中的分布异常。过量表达DBR1能显著降低sic-4突变体中套索RNA的丰度,恢复其侧根发育的缺陷。进一步通过截断和点突变分析发现,SICKLE可分为三个功能区,两个核定位区和一个DBR1互作区。SICKLE通过两个核定位区调控脱支酶DBR1在细胞核内的累积,进而维持细胞中套索RNA的动态平衡和植物的侧根发育。作为侧根发育调控的重要分子,小RNA可能作用于套索RNA的下游。
2022年6月29日,研究结果以“SICKLE modulates lateral root development by promoting degradation of lariat intronic RNA”为题发表在Plant Physiology 杂志上(论文链接:https://pubmed. ncbi.nlm.nih.gov/35788403/)。
SIC调控植物侧根发育的工作模式图