油菜N6-甲基腺苷甲基转移酶与去甲基化酶的鉴定及表达调控机制研究

本研究针对油菜(Brassica napus L.)中RNA表观遗传修饰关键酶——N6-甲基腺苷(m6A)甲基转移酶和去甲基化酶的系统研究，通过生物信息学方法鉴定了34个甲基转移酶和12个去甲基化酶基因，揭示了BnaHAKAI在种子发育后期油脂合成及BnaALKBH10B在花期调控与逆境响应中的关键作用。研究为解析m6A修饰调控油菜生长发育及抗逆机制提供了新视角，对作物遗传改良具有重要指导意义。

　　

在植物生长发育和环境适应过程中，RNA的N6-甲基腺苷(m⁶A)修饰作为一种动态可逆的表观遗传标记，正日益成为研究热点。这种在腺苷氮原子第六位添加甲基的修饰方式，被证明参与调控RNA的剪接、稳定性和翻译效率等关键过程。然而，作为全球重要油料作物的油菜(Brassica napus)，其m⁶A修饰系统的组成和功能仍属未知领域。特别是在面对干旱、盐碱等日益严峻的环境胁迫时，解析m⁶A修饰如何调控油菜的生长发育和逆境响应，对提高作物产量和抗逆性具有重要科学价值。

湖南农业大学联合岳麓山实验室的研究团队在《BMC Genomics》发表了突破性研究成果。研究人员以拟南芥5个甲基转移酶和2个去甲基化酶为参照，运用BLASTP比对、系统发育分析和表达谱检测等技术，首次在油菜及其二倍体祖先种中系统鉴定了m⁶A修饰相关酶系，揭示了这些基因在组织特异性表达和逆境响应中的动态调控模式。

研究结果主要包含以下发现：

基因鉴定与进化分析

通过全基因组筛选，在油菜、甘蓝和白菜中鉴定出34个甲基转移酶和12个去甲基化酶基因。系统发育分析显示这些蛋白在十字花科中高度保守，其中FIP37和VIRILIZER分别含有特征性的WTAP和VIR-N结构域。值得注意的是，BnaC01G0487100ZS因编码区截短可能丧失功能，暗示基因组进化过程中的基因丢失现象。

组织特异性表达模式

转录组数据分析发现BnaALKBH10B-C09在花瓣、花蕾和角果中高表达，暗示其参与开花时间调控；而BnaHAKAI在种子发育后期的特异性激活，可能与油脂积累和种子大小决定密切相关。这种时空表达的特异性为解析m⁶A修饰调控作物关键农艺性状提供了线索。

逆境响应特征

qRT-PCR验证显示BnaALKBH10B-C09能显著响应低温（12小时处理达峰值）和茉莉酸甲酯（持续诱导）刺激，但在盐胁迫下表达受抑。这种差异响应模式揭示了m⁶A去甲基化酶在油菜抗逆网络中的枢纽地位，为分子设计育种提供了潜在靶点。

该研究首次绘制了油菜m⁶A修饰酶的全景图谱，阐明了BnaALKBH10B和BnaHAKAI在发育调控和逆境应答中的核心作用。特别值得注意的是，去甲基化酶BnaALKBH10B通过动态调控m⁶A水平影响关键基因mRNA稳定性，这种机制可能普遍存在于植物环境适应过程中。研究不仅填补了油料作物表观遗传调控的理论空白，其鉴定的候选基因为通过基因编辑技术改良油菜抗逆性和产量性状提供了分子模块，对保障粮油安全具有重要战略意义。未来研究可进一步解析这些酶如何特异性识别下游靶RNA，以及它们与其他表观遗传修饰的协同调控网络。