北大：简单修改一处RNA，水稻和马铃薯产量增加50%

来自芝加哥大学、北京大学和贵州大学的国际团队宣布，修改RNA可使植物大幅增产，并提高抗旱能力。

在最初的田间试验里，向水稻和马铃薯植物添加调控编码为FTO的蛋白质的基因，使两者的产量增加了50%。这些植物长得明显更大，产生了更长的根系，并能更好地耐受干旱。分析还表明，这些植物提高了它们的光合作用率。

芝加哥大学的何川教授说："变化很有戏剧性，”他和北京大学的贾桂芳教授一起领导了这项研究。"更重要的是，到目前为止，它几乎对我们尝试的每一类型的植物都有效，而且它是一个非常简单的修改。”

研究人员对这一突破的潜力充满希望，尤其是在面对气候变化和全世界作物系统面临的其他压力时。

何川是约翰-T-威尔逊化学、生物化学和分子生物学杰出服务教授，他说："在全球变暖的条件下，对植物进行工程改造以改善生态系统。我们人类依赖植物——从木材、食物和药物，到鲜花和石油；现在有可能提供一种方法来增加大多数植物的利用效率。”

修改RNA，和以往的转基因工程不同。

高中生物学教导我们，RNA分子负责解读DNA，然后按照程序制造蛋白质。但是在2011年，何氏实验室发现了基因在哺乳动物中不同表达方式的关键，打开了一个全新的研究领域——RNA表观遗传学。

事实证明，RNA并不是简单地读取DNA蓝图并盲目地执行它；细胞本身也可以调节蓝图的哪些部分得到表达。它通过在RNA上放置化学标记来调节哪些蛋白质被制造以及制造的数量。

何与同事们立即意识到，这一发现对生物学的重大影响。从那时起，他的团队和世界各地的其他同行一直在努力研究RNA的表观遗传过程，以及它们对动物、植物和不同人类疾病的影响。他还是一家生物技术公司的联合创始人，该公司目前正在开发基于RNA修饰蛋白的新型抗癌药物。

他和前芝加哥大学博士后研究员、现为北京大学副教授的贾桂芳开始思考它是如何影响植物生物学的。

他们专注于一种叫做FTO的蛋白质，这是第一个已知的能够擦除RNA上的化学标记的蛋白质，贾在芝加哥大学何教授的研究小组中作为博士后研究员发现了这种蛋白质。科学家们知道它在RNA上发挥作用，影响人类和其他动物的细胞生长，因此他们尝试将它的基因插入水稻植物中，然后惊讶地看到这些植物“起飞了”。

在实验室条件下，水稻产量是原来的三倍。在真实的田间测试中，多产了50%的大米。它们的根系更长，光合作用更有效，并能更好地承受干旱带来的压力。

科学家们用马铃薯重复了实验。结果是一样的。

科学家们认为，FTO控制了一个被称为m6A的过程，这是RNA的一个关键修饰。在这种情况下，FTO通过消除m6A RNA来消减一些告诉植物放缓和减少生长的信号。想象一下，一条有很多红绿灯的道路；如果科学家把红灯遮住，只留下绿灯……

总的来说，改性植物产生的RNA明显多于对照植物。

这项研究发表在《自然·生物技术》上。

https://phys.org/news/2021-07-rna-breakthrough-crops-potatoes-rice.html