A natural antisense RNA improves chrysanthemum cold tolerance by regulating the transcription factor DgTCP1《PLANT PHYSIOLOGY》(IF=8.005)

摘要：

长链非编码 rna（lncRNAs）广泛参与植物生长发育的调控，但其在植物响应低温胁迫下的作用机制尚不清楚。在这里，我们发现了一个来自菊花 DgTCP1（I 类分支链 1/环科/增殖转录因子）的 lncRNA，命名为 DglncTCP1。在菊花对冷胁迫的响应过程中，过表达 DgTCP1 提高了菊花的耐寒性，而 DgTCP1 编辑系（dgtcp1）对冷胁迫的耐寒性降低。过表达 DglncTCP1 也提高了菊花的耐寒性，而 DglncTCP1 amiRNA 系（DglncTCP1 amiR-18/38）也表现出了菊花的耐寒性。

此外，过表达 DglncTCP1 也上调了 DgTCP1 的表达。这说明 DglncTCP1 可能在 DgTCP1 的耐寒性的调控过程中发挥顺式调控作用。DglncTCP1 作为支架，招募组蛋白修饰蛋白 DgATX（菊花拟南芥三胸）到 DgTCP1，以提高 H3K4me3 水平，从而激活 DgTCP1 的表达。此外，DgTCP1 可以直接靶向 DgPOD（菊花过氧化物酶基因），促进其表达，减少活性氧积累，从而提高菊花的耐寒性。

综上所述，天然反义 lncRNA 在提高菊花的耐寒性中起着关键作用。
 

DgTCP1 对低温有响应性，我们采集冷处理（4 C，6 h）和未处理（25 C）菊花，并进行低温转录组分析（RNA-seq；登录号 PR JNA782847），从中差异表达 DgTCP1 ，经过低温处理后，叶片中 DgTCP1 在叶片中的表达量逐渐增加，DgTCP1 在菊花对冷胁迫的响应中起着正向调控作用；

过表达 DgTCP1 降低了低温胁迫下菊花 ROS 的积累，而降低 DgTCP1 的表达增加了菊花 ROS 的积累，从而证明过表达 DgTCP1 可以提高菊花的耐寒性。



EMSA 结果证实，DgTCP1 在体外直接与 DgPOD 启动子中的 TCP 结合位点（TGGGCC）结合。ChIP-qPCR 结果显示，在 P2 区富集了 dgtcp1 的 DgPOD 启动子片段。

这些结果表明，DgTCP1 可以直接靶向 DgPOD，促进 DgPOD 的表达，减少低温下 ROS 的积累，从而减少质膜损伤。



我们进行 ChIP 分析，检测 WT 和 amiRNA 系中 DgTCP1 位点的 H3K4me3 水平，结果表明 DglncTCP1 可能在促进 DgTCP1 中 H3K4me3 的沉积过程中发挥作用；

我们通过 RNA 纯化结合 qPCR（ChIRP-qPCR）进一步分离染色质，发现 DglncTCP1 与 DgTCP1 结合。

我们使用抗 dgatx 抗体在冷处理后在 WT 系中进行 RIP 实验。在免疫共沉淀中检测到 DglncTCP1 转录本，但在较高水平上未检测到 DgTCP1 转录本；这说明 DgATX 和 DglncTCP1 有显著的合并作用。

我们检测了 DgATX 在 WT 和 amiRNA 系中在 DgTCP1 上的富集，以确定 DglncTCP1 在 DgATX 靶向 DgTCP1 中的作用。DglncTCP1 的下调大大降低了 DgATX 在 DgTCP1 中的富集。这证实了 DglncTCP1 的结合可以招募 DgATX 并直接激活 DgTCP1 的表达。

总之，DglncTCP1 对低温具有响应性，它在招募 DgATX 到 DgTCP1 以激活 DgTCP1 的表达中起着关键作用。



作者使用伯信生物明星产品 ChIRP 试剂盒进行了上述分子互作调控机制的研究。

原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9434197/