Nature Plants | 华中农业大学/北京大学揭示m6A“阅读器”蛋白OsECT3通过乙酰化修饰调控水稻耐冷性的新机制

水稻是我国最重要的粮食作物， 其产量稳定性直接 关系国家粮食 安全和经济稳定 。 苗期是水稻生长发育的关键 “起跑” 阶段 ， 对后续生长及产量形成至关重要。然而， 若 该阶段 遭遇低温胁迫，会导致出苗率降低、幼苗生长缓慢甚至死亡 ，给水稻生产带来严重负面影响。 提高水稻苗期耐冷性状， 如同为水稻幼苗披上“御寒铠甲”， 可保证在低温环境下正常出苗 、茁壮成长 ，进而 为 水稻产量 提高 筑牢根基 。因此，深入解析水稻苗期耐冷性状的分子机制，有助于培育出适宜低温或高海拔地区种植的水稻品种，从而突破生态限制，扩大水稻的种植区域，优化种植布局，保障粮食供应的稳定性。

m6A（ N 6 - 腺嘌呤 甲基化 ）作为RNA上最常见且含量最丰富的修饰类型之一，被称为 “ 基因表达的 魔法 开关 ” ， 它 能够 调控 RNA 的稳定性、翻译效率等 核心生物学过程 。 而 蛋白质乙酰化 修饰 作为“ 蛋白质 功能 的精密 调控阀” ，二者 携手 构成 了 表观遗传调控网络的核心组件 。然而 这两种修饰 究竟 如何协同 响应环境变化 尚不明确。

近日，华中农业大学赵毓教授团队和北京大学贾桂芳教授团队合作在国际权威期刊Nature Plants上发表了题为“Regulation of m6A RNA reader protein OsECT3 activity by lysine acetylation in the cold stress response in rice”的 研究论文 ， 揭示了 m6A “阅读器”蛋白 OsECT3 （ EVOLUTIONAL CONSERVED C-TERMINAL REGION 3 ） 通过乙酰化修饰动态调控水稻耐冷性的分子机制 。

该研究 发现OsECT3 就像一位 训练有素 的“分子导航员”， 能够 精准 地 识别 目标 并结合 m6A 修饰的 m RNA 。通过 定量 质谱分析及 一系列 生物化学研究手段， 团队 进一步揭示了 OsECT3 第 471 位赖氨酸（ K 471 ）的乙酰化修饰 对其功能的关键影响。这种乙酰化修饰 就像给 OsECT3 戴上了一副“枷锁”，使其 从 “ 激活态 ” 转变为 “ 失活态 ” ， 从而 大大 降低 了 其 m6A结合活性 。 深入探究后， 研究 发现 ， 在低温 环境 的刺激 下，植物 会启动一些利巧妙的应对机制。 通过提高组蛋白去乙酰化酶 HDA705 的 蛋白水平 和 降 低 乙酰 -CoA 水平， 有效 减少 了 OsECT3 上的 乙酰化修饰 。 这一变化如同给OsECT3解开了 “ 束缚 ” ， 使其重新焕发生机， 增强 其与 m6A 的 结合能力。 而这种能力的提升，会 促使冷胁迫相关基因的 mRNA 稳定性 显著 增加，最终 让水稻的 耐 冷 性 得到显著提高 。研究还 明确指出 ，OsECT3的m6A结合能力高度依赖其乙酰化修饰状态。当通过遗传互补实验模拟OsECT3低乙酰化修饰水平时，其m6A结合能力随之增强，水稻的耐冷能力也显著提升（图1） 。

综上，该研究不仅解析了 “ 双修饰对话 ” （m6A 和蛋白质 乙酰化 修饰 ）调控植物环境适应的 分子机制 ， 为深入理解植物环境适应的表观遗传机制提供了新的理论框架，还为培育水稻抗冷品种提供了 极具 潜 力的 分子靶点和思路 。 同时 ，这一研究成果 也为 其 它 作物的抗 逆研究 提供 了 借鉴 ， 在农业科学研究领域 具有重要的应用前景和科学价值。

图1.m6A阅读器OsECT3乙酰化修饰调控水稻苗期耐冷的分子机制

该 研究由华中农业大学与北京大学合作完成。华中农业大学马妮妮博士和北京大学 特聘副研究员宋培哲为论文共同第一作者， 华中农业大学赵毓教授和 北京大学贾桂芳教授为共同通讯作者。周道绣教授为本研究提供了重要指导和支持。此外，刘子 杨 、李阳杰博士、才智 赫 、丁梦月、马瑄博士（现宁夏大学）、徐秋涛博士（现广西大学）、岳亚萍以及 骆 棠棣等也参与了研究工作。该研究得到国家重 点 研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等多项资助。

赵毓教授团队长期从事水稻器官发育和环境适应性的表观调控机制研究，先后在 Nature C ommunications，E MBO J ournal，Plant C ell等国内外重要学术期刊上发表论文50多篇，其中7篇为ESI高被引论文。近年来 代表性 研究成果如下：

Geng L, Tan M, Deng Q, Wang Y, Zhang T, Hu X, Ye M, Lian X, Zhou DX , Zhao Y *. Transcription factors WOX11 and LBD16 function with histone demethylase JMJ706 to control crown root development in rice. Plant Cell , 2024 , 36(5), 1777–1790. （高被引论文）

Liu Q # , Ma X # , Li X, Zhang X, Zhou S, Xiong L, Zhao Y *, Zhou DX * . Paternal DNA methylation is remodeled to maternal levels in rice zygote. Nature Communications , 2023 , 14(1):6571.

Li J, Li Q, Wang W, Zhang X, Chu C, Tang X, Zhu B, Xiong L, Zhao Y *, Zhou DX*. DELLA-mediated gene repression is maintained by chromatin modification in rice. The EMBO J ournal , 2023 , 42(21 ):e 114220.

Xu Q # , Wang Y # , Chen Z, Yue Y, Huang H, Wu B, Liu Y, Zhou DX, Zhao Y *. ROS-stimulated protein lysine acetylation is required for crown root development in rice. Journal of Advanced Research , 2023 , 48:33-46. （高被引论文）

Tan F # , Wang W # , Li J, Lu Y, Zhu B, Hu F, Li Q, Zhao Y *, Zhou DX* . A coiled-coil protein associates Polycomb Repressive Complex 2 with KNOX/BELL transcription factors to maintain silencing of cell differentiation-promoting genes in the shoot apex. Plant Cell , 2022 , 34(8):2969-2988.

Geng L # , Li Q # , Jiao L, Xiang Y, Deng Q, Zhou DX , Zhao Y *. WOX11 and CRL1 act synergistically to promote crown root development by maintaining cytokinin homeostasis in rice. New Phytol ogist , 2022 , 237(1):204-216 .

贾桂芳教授团队 长期从事植物RNA表观遗传修饰研究，先后在Nature Biotechnology、Nature Chemical Biology、Nature Communications、Molecular Plant、Plant Cell等期刊发表文章。近年来代表性成果如下：

Cai Z # , Tang Q # , Song P # , Tian E, Yang J, Jia G *. The m 6 A reader ECT8 is an abiotic stress sensor that accelerates mRNA decay in Arabidopsis. Plant Cell , 2024, 36(8), 2908-2926.

Cui S # , Song P # , Wang C, Chen S, Hao B, Xu Z, Cai L, Chen X, Zhu S, Gan X, Dong H, Hu Y, Zhou L, Hou H, Tian Y, Liu X, Chen L, Liu S, Jiang L, Wang H, Jia G * , Zhou S * , Wan J * . The RNA binding protein EHD6 recuits the m6A reader YTH07 and sequesters OsCOL4 mRNA into phase-separated ribonucleoprotein condensates to promote rice flowering. Molecular Plant , 2024, 17 (6), 935-954.

Duan HC # , Zhang C # , Song P, Yang J, Wang Y, Jia G* . C 2 -methyladenosine in tRNA promotes protein translation by facilitating the decoding of tandem m 2 A-tRNA-dependent codons. Nature Communications , 2024, 15(1):1025.

Yu Q # , Liu S # , Yu L, Xiao Y, Zhang S, Wang X, Xu Y, Yu H, Li Y, Yang J, Tang J, Duan HC, Wei LH, Zhang H, Wei J, Tang Q, Wang C, Zhang W, Wang Y, Song P, Lu Q, Zhang W, Dong S, Song B * , He C * , Jia G* . RNA demethylation increases the yield and biomass of rice and potato plants in the field trials. Nature Biotechnolog y , 2021, 39, 1581-1588.

Song P # , Yang J # , Wang C, Lu Q, Shi L, Tayier S, Jia G* . Arabidopsis N 6 -methyladenosine reader CPSF30-L recognizes FUE signal to control polyadenylation site choice in liquid-like nuclear body. Molecular Plant , 2021, 14, 571-587.

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41477-025-02013-w