重要的种子储存物质长寿命mRNA

高等植物通常从种子萌发开始,经过营养生长和生殖发育后重新形成种子,由此完成世代更迭。种子中积累的碳水化合物、脂质、蛋白质及mRNA等大分子物质对于维持其发芽潜力至关重要,其中部分mRNA可长期保存而不被降解,被称为长寿命mRNA (即long-lived mRNA)。在水稻(Oryza sativa)中,与萌发相关的long-lived mRNA在花后10–20天开始转录积累,花后20天至种子完全成熟期间,一些与休眠和胁迫响应相关的long-livedmRNA转录并保存在细胞中。Long-lived mRNA种类繁多,主要包括蛋白质合成类mRNA、能量代谢类mRNA、细胞骨架类mRNA及逆境响应相关的mRNA,如小热激蛋白和LEA家族蛋白。Long-livedmRNA的转录组分析表明,很多基因的启动子区域都包含脱落酸(ABA)或赤霉素(GA)相关的顺式作用元件,拟南芥(Arabidopsisthaliana)atabi5突变体种子中约有500个不同于野生型的差异表达long-lived mRNA,暗示ABA和GA是影响long-livedmRNA种类的关键激素。Long-livedmRNA通常与单核糖体和RBP蛋白交联在一起,以PBs (P-bodies)形式存在于细胞中,保护mRNA不被降解。与种子休眠相关的long-lived mRNA在种子后熟过程中逐渐被降解,而且一些特定long-lived mRNA的氧化修饰是种子打破休眠的一种生物现象。在种子长期贮藏过程中, long-lived mRNA的随机降解直接关系到种子的寿命和活力,保留下来的mRNA在种子吸胀初期被翻译成蛋白质,促进种子在吸胀早期快速萌发。该文综述了种子重要储存物质long-livedmRNA的特征和功能,并提出了本领域需要进一步研究的科学问题,以期为深入理解种子休眠、萌发与寿命的分子机制提供参考。