广东
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（N6-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”的最新研究成果，该研究首次揭示了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（图1）。
研究团队发现，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mRNA。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（K471）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）。
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
本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。
论文链接：
http://doi.org/10.1038/s41477-025-02013-w
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