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在植物生长过程中，养分缺乏严重影响作物产量。为探究 m6A 修饰在植物应对磷（P）饥饿胁迫中的作用，研究人员开展相关研究。结果发现，Pi 饥饿诱导 m6A 修饰，PHR1 介导其发生，且 m6A 修饰可稳定 PSR 相关 mRNA，该研究为理解植物应对养分胁迫机制提供新思路。
在植物的生长历程中，养分缺乏就像一道难以跨越的障碍，严重制约着全球作物的产量。磷，作为植物生长不可或缺的关键元素，参与了光合作用、核酸合成等众多重要生理过程。然而，土壤中有效磷含量常常较低，这使得植物不得不进化出一套复杂的磷饥饿响应（PSR）机制来应对。在这个过程中，N
6- 甲基腺苷（m
6A）修饰作为一种广泛存在的 mRNA 修饰，是否参与其中并发挥作用呢？此前，虽然 m
6A 修饰在植物应对多种胁迫中的研究已有一定进展，但它在植物应对养分缺乏胁迫方面的具体功能和机制却一直是个谜。为了揭开这层面纱，浙江大学生命科学学院植物环境适应国家重点实验室的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，利用合成无修饰 RNA 文库进行系统校准的 m6A 测序（m6A - seq）技术，准确鉴定出拟南芥在正常和磷缺乏条件下的 m6A 修饰位点；其次，通过转录组测序（RNA - seq）分析基因表达变化；再者，运用基因组范围内的 mRNA 衰减分析技术，探究 m6A 修饰对 RNA 稳定性的影响；此外，还借助酵母双杂交（Y2H）、双分子荧光互补（BiFC）等实验技术研究蛋白质间的相互作用。
研究结果如下：
- 转录组范围内高可信度 m6A 修饰的分析：通过合成无修饰 RNA 文库校准，研究人员成功鉴定出正常和磷缺乏条件下拟南芥幼苗中的高可信度 m6A 修饰位点。这一结果表明，该方法能够有效去除假阳性信号，为后续研究提供了可靠的数据基础。
- 磷饥饿诱导 m6A 水平的全局变化：研究发现，磷饥饿条件下，拟南芥转录组的 m6A 水平显著增加，且许多磷饥饿诱导（PSI）的 m6A 修饰发生在 PSR 相关转录本上。这说明 m6A 修饰与植物应对磷饥饿胁迫密切相关，可能在 PSR 中发挥重要作用。
- m6A 水平的增加主要由 PHRs 介导：通过对 phr1 phl1 双敲除突变体的研究，发现磷饥饿诱导的 m6A 修饰在该突变体中显著减少，表明 PHR1 及其同源物在介导 PSI - m6A 修饰中起着关键作用，揭示了 PHR 蛋白在调控 PSR 过程中的新机制。
- PHRs 并非通过直接转录调控介导 PSI - m6A 修饰：研究表明，PHR1 介导的 PSI - m6A 修饰并非通过直接转录调控实现，且 m6A 甲基转移酶和去甲基化酶的表达也未受 PHRs 影响，这意味着存在未知的调控机制参与其中，为后续研究指明了方向。
- PHR1 与 MTA 和 MTB 在细胞核内相互作用：Y2H、BiFC 和核 Co - IP 实验证实，在磷饥饿条件下，PHR1 与 m6A 甲基转移酶复合体成员 MTA 和 MTB 在细胞核内相互作用，暗示 PHR1 可能通过这种相互作用来调节 m6A 修饰。
- m6A RNA 修饰促进磷稳态和系统 PSR 信号传导：通过构建 amiR - mta 植株和使用 STM2457 处理野生型植株，发现 m6A 修饰对磷稳态和系统 PSR 信号传导具有积极的调控作用，进一步明确了 m6A 修饰在植物应对磷饥饿胁迫中的重要功能。
- 磷限制条件下转录组范围内 RNA 稳定性的调控：转录组范围内的 mRNA 衰减分析显示，磷饥饿可改变许多基因的 RNA 稳定性，且 PSI - m6A 修饰能增强 m6A 高甲基化的 PSD 转录本的稳定性，揭示了 m6A 修饰在调节 RNA 稳定性方面的重要作用。
- PSI - m6A 并非通过 APA 移位促进 RNA 稳定性：PAS - seq 2 分析表明，PSI - m6A 诱导的 RNA 稳定性增加并非由 APA 移位引起，排除了这一可能的作用机制，使研究更加聚焦于其他潜在机制。
- PSI - m6A 修饰稳定 PHR1 mRNA 以促进 PSI 信号传导：对 PHR1 基因 3′UTR 中 m6A 修饰位点进行突变分析，发现 m6A 修饰能够稳定 PHR1 转录本，进而促进 PSI 信号传导，为理解植物应对磷饥饿胁迫的分子机制提供了重要线索。
研究结论表明，PHR 介导的磷饥饿诱导的 m6A 修饰通过稳定 PSR 相关转录本，在维持植物磷稳态和增强系统 PSR 信号传导中发挥着至关重要的作用。这一发现揭示了植物在转录后水平应对养分缺乏胁迫的新机制，不仅加深了人们对植物适应环境的理解，也为未来通过基因工程手段提高作物对磷的利用效率、增强作物抗逆性提供了理论依据，具有重要的科学意义和应用价值。
