植物选择性剪接的进化起源与适应性功能综述：聚焦园艺作物

《Horticulture Research》：Alternative splicing as an evolvable regulatory layer in plant adaptation and evolution

　　

摘要

选择性剪接（AS）是一种普遍存在的转录后调控机制，通过从单个基因产生多种异构体来扩展转录组和蛋白质组的多样性。越来越多的证据表明，AS 充当着一个可进化的调控层，将植物的短期表型可塑性与长期适应性进化联系起来。在本综述中，我们综合了植物谱系中 AS 起源、进化及功能意义的最新进展，特别强调了园艺作物中的新发现。从绿藻到被子植物的比较分析显示，AS 广泛存在，且其在不同植物谱系中的流行程度存在显著差异，内含子保留仍然是主要的剪接方式，剪接调控网络显示出相当大的多样化。在功能上，AS 通过三个主要调控维度促进植物适应：协调对非生物胁迫的响应、重塑植物与微生物的相互作用以及调节发育可塑性和性状形成。通过异构体切换，AS 重新编程基因功能，整合环境和发育信号，并优化生长、繁殖和胁迫抗性之间的权衡。我们进一步讨论了保守的 AS 程序如何维持核心发育和胁迫响应途径，而谱系特异性的 AS 分化如何促进生态适应、驯化和表型多样化。环境线索、剪接数量性状位点、结构变异和转座元件共同塑造了种群和物种间的 AS 进化。最后，我们提出了一个概念框架，其中瞬时的 AS 介导的可塑性为进化创新和固定提供了基础。了解 AS 的机制和进化基础不仅将推进我们对植物适应的认识，还将促进基于异构体信息的育种策略，以改善园艺作物的抗逆性和质量性状。