博士毕业于华中农业大学、入选国家高层次人才计划,研究员发表《Nature》论文、在顶刊再获进展,敲除一个基因,产量飙升三成

近日，中国农业科学院生物技术研究所作物耐逆表观遗传与智能设计团队在作物多性状协同改良研究中取得重要突破，相关成果以Elevating RNA m5C methylation provides a promising strategy for crop productivity为题已发表于《National Science Review》。该研究首次系统揭示了提升RNA m5C修饰水平在协调调控作物产量、抗逆性及资源利用效率等多重农艺性状中的关键作用，显著拓展了科学界对RNA m5C表观转录组修饰功能的理解。本研究由李秀兰博士、李聪博士、王祥宇博士和杨立文博士共同担任第一作者，谷晓峰研究员与普莉研究员为共同通讯作者。不久前，该谷晓峰研究员还在国际顶尖学术期刊《Nature》发表了题为“A single-cell multi-omics atlas of rice”的相关研究成果。

RNA的化学修饰是调控其稳定性、剪接、亚细胞定位及翻译效率等代谢过程的核心机制之一。尽管m5C修饰在人类和哺乳动物中已被广泛关联到多种疾病的发生发展，其在植物中的生物学功能长期以来仍不清晰。此次研究不仅填补了这一知识空白，还鉴定出一个在水稻、小麦、番茄等多种重要作物中高度保守的RNA m5C去甲基化酶OsNOP2。

研究人员通过基因编辑手段敲除水稻中的OsNOP2基因，在日本晴、龙粳31、秀水134等多个品种中均观察到RNA m5C整体水平显著上升，并伴随产量提升超过20%。更值得注意的是，OsNOP2功能缺失不仅在常规种植条件下促进增产，在高温胁迫或高盐土壤等逆境环境中也能有效缓解产量损失，展现出优异的环境适应性。进一步实验表明，敲除小麦和番茄中NOP2的同源基因同样带来显著效益：小麦单株产量提高约33%，番茄单果鲜重亦增加近三分之一，充分验证了该调控机制在不同作物中的功能保守性。

深入机制解析显示，OsNOP2介导的m5C修饰通过影响碳同化与氮素利用的关键通路，实现对多个农艺性状的协同优化。这一发现不仅揭示了RNA表观转录组调控作物生长与抗逆的新范式，也为未来开展多性状同步改良的分子设计育种提供了极具潜力的新靶点。