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全球气温变暖带来的异常高温常常影响水稻的生产。对环境温度胁迫的耐受性是水稻育种中的重要农艺性状，受主效基因遗传控制以及DNA和组蛋白等修饰的表观遗传调节。而mRNA修饰则是一种重要的转录后调控方式，它调控mRNA的成熟、加工、三维结构形成、运输、翻译及稳定性等过程，其中6-甲基腺嘌呤（m6A）修饰的特征和功能解析较深入。而对另一种5-甲基胞嘧啶（m5C）修饰的生物学功能了解较少，其对环境响应尚不清楚。2020年4月9日，中国科学院植物所种康院士团队和北京基因组所研究杨运桂研究员团队合作在Developmental Cell发表了题为OsNSUN2-Mediated 5-Methylcytidine mRNA Modification Enhances Rice Adaptation to High Temperature的研究论文，揭示了甲基转移酶OsNSUN2介导mRNA的m5C修饰，调控水稻的高温适应性。
种康院士团队前期研究发现了水稻感受低温的重要QTL基因COLD1及其人工驯化选择的SNP赋予粳稻耐寒性机制（Cell 2015）；杨运桂研究员团队前期研究建立了RNA m5C单位点测序技术及发现了m5C调控mRNA出核及稳定性机制（杨运桂/刘峰/麻锦彪合作揭示RNA m5C修饰调控早期胚胎发育母源mRNA稳定性的机制；NCB | 杨运桂团队等揭示RNA甲基化m5C调控膀胱癌发生机制；杨运桂组封面文章揭示RNA甲基化调控基因出核新机制）（Cell Research 2017; Molecular Cell 2019; Nature Cell Biology 2019）。结合两个团队的优势，近期合作研究完成了水稻的mRNA m5C甲基化图谱，并鉴定到了mRNA m5C甲基转移酶OsNSUN2。
osnsnu2缺失突变体表现出明显的温度敏感表型。野生型和突变体的mRNA m5C甲基化图谱比较分析显示527个OsNSUN2依赖的m5C位点，其中三分之一的位点都分布在编码叶绿体蛋白的mRNA上。转录组、蛋白组鉴定以及生理学分析发现36°C条件下osnsnu2突变体的叶绿体功能紊乱，导致光依赖的活性氧积累。核糖体印迹测序和荧光素酶技术发现，m5C修饰提高了mRNA翻译效率。
这些结果说明甲基转移酶OsNSUN2调节水稻mRNA的m5C修饰，维持水稻在较高温度下的正常生长。
OsNSUN2调控水稻高温适应过程的工作模式图据悉，植物所博士后唐永严和北京基因组所博士生高纯纯为论文共同第一作者，种康院士和杨运桂研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金的资助。
论文链接：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(20)30193-3
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