Pan-transkriptomische Analyse zeigt die Kontrolle der alternativen Spleißung der Kältetoleranz in Reis

Pflanzen haben komplexe Mechanismen entwickelt, um sich an raue Umgebungsbedingungen anzupassen. Reis (Oryza sativa) ist ein Grundnahrungsmittel, das empfindlich auf niedrige Temperaturen reagiert. Dennoch sind die Reaktionen auf Kältestress bisher schlecht verstanden, was die Möglichkeiten der Pflanzenzüchtung zur Erreichung einer höheren Kältetoleranz einschränkt. In dieser Studie haben wir ein Pan-Transkriptom für Reis erstellt und dessen transkriptionale Regulierungslandschaft als Reaktion auf Kältestress charakterisiert. Wir führten Iso-Seq und RNA-Seq von 11 Reis-Kultivaren durch, die einer zeitlich gestaffelten Kältbehandlung ausgesetzt waren. Unsere Analysen zeigten, dass die durch alternative Spleißung regulierte Genexpression eine signifikante Rolle in der Reaktion auf Kältestress spielt. Darüber hinaus identifizierten wir CATALASE C (OsCATC) und Os03g0701200 als Kandidatengene zur Züchtung einer verbesserten Kältetoleranz. Wichtig ist, dass wir zentrale Rollen der beiden serin-arginin-reichen Proteine OsRS33 und OsRS2Z38 bei der Kältetoleranz aufdeckten. Unsere Analyse der Kältetoleranz und der Neusequenzierung von 165 verschiedenen Reis-Kultivaren deutete darauf hin, dass OsRS2Z38 ein Schlüssel-Auswahlgen bei der Domestizierung von Japonica für die Kälteanpassung sein könnte, das mit der adaptiven Evolution von Reis verbunden ist. Diese Studie untersuchte systematisch die Verteilung, dynamischen Veränderungen und regulatorischen Mechanismen der alternativen Spleißung in Reis unter Kältestress. Insgesamt bietet unsere Arbeit eine reichhaltige Ressource mit weitreichenden Implikationen für das Verständnis der genetischen Grundlagen der Kältereaktionsmechanismen in Pflanzen.