2026年2月18日,西南大学油菜分子育种团队宋佳明研究员联合崖州湾国家实验室陈玲玲教授应Cell Press旗下遗传学领域权威综述期刊《Trends in Genetics》邀请,在线发表了题为“Alternative splicing and climate-resilient crops”的长篇综述。该文章系统回顾了植物可变剪接(AS)领域的最新研究进展,总结了AS在植物响应环境胁迫下的调控作用及具体分子机制、AS检测的软件算法优化成果,并对AS变异的分子育种利用途径进行了展望。

全球气候变化引发的高温、低温、干旱等非生物胁迫,正严重制约作物生长发育与产量形成,对全球粮食安全构成严峻挑战。AS作为一种高度保守的基因调控机制,通过与转录过程紧密耦合,可灵活改变蛋白质的表达水平与功能,为植物快速适应复杂环境提供关键的分子可塑性。
论文详细阐述了AS在高温、低温、干旱及盐胁迫响应中的特异性功能,并分别梳理了其在不同胁迫条件下对植物生物钟与开花过程的调控机制及作用关系。另外,文中还探讨了植物胁迫记忆与AS的关联,以及剪接因子的分类、功能及其介导的抗逆基因调控机制,填补了剪接因子在作物抗逆网络中进行系统性整合的空白。

图1. 剪接因子介导的可变剪接调控机制
论文进一步围绕AS的调控机制及遗传特点,提出通过基因编辑剪接位点或优良剪接异构体的直接利用以及基于群体水平sQTLs的分子育种策略两条路径,培育抗逆作物。通过精细调控基因在不同环境条件下的剪接方式,作物能够更快速、灵活地响应各种非生物胁迫,为通过操纵AS改良作物抗逆性提供了全新范式,其价值不局限于抗逆育种,更为作物遗传改良的多元化发展提供了新思路。未来,随着人工智能的发展、多组学技术与分子育种手段的深度融合,基于AS的精准调控有望为培育高产、稳产且具广泛适应性的作物新品种提供全新路径。

图2. 可变剪接变异的分子育种利用途径
西南大学种质创制大科学中心博士后谭莹莹、南宫28-南宫28平台
博士生叶思莹为共同第一作者,西南大学油菜分子育种团队宋佳明研究员和崖州湾国家实验室陈玲玲教授为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、重庆市技术创新重大专项(KPX0025)和中央高校基础研究基金(SWU-KF25037)等项目的资助。
论文全文链接://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168952526000065
初审:宋佳明
复审:李云峰
终审:刘秋艳