Пекинская капуста является частью семейства культур, которые должны подвергаться воздействию низких температур в течение определенного периода времени, чтобы зацвести. Ученым удалось всесторонне идентифицировать длинные некодирующие рибонуклеиновые кислоты (IncRNA), которые экспрессируются, когда китайская капуста временно подвергается воздействию низких температур в течение четырех недель. LncRNAs, которые, как известно, участвуют в реакции на холод у Arabidopsis thaliana, не существуют в пекинской капусте, что позволяет предположить, что пекинская капуста имеет свой собственный независимый механизм цветения.
Исследовательскую группу возглавляли Намико Нисида (Высшая школа сельскохозяйственных наук Университета Кобе) и Дэниел Ши (Высшая школа науки и технологий Университета Ниигата). В команду также входили доцент Рё Фудзимото (Высшая школа сельскохозяйственных наук Университета Кобе), профессор Кейити Окадзаки (Высшая школа науки и технологий Университета Ниигата), руководитель группы Мотоаки Сэки (Центр устойчивых ресурсоведения RIKEN), члены Национального управления сельского хозяйства Японии. и Организация пищевых исследований (NARO) и Австралийская организация научных и промышленных исследований Содружества. Результаты были опубликованы 26 июня в онлайн-издании Scientific Reports..
Некодирующие РНК не содержат информации, необходимой для создания белков. Эти некодирующие РНК подразделяются на малые РНК (длиной около 20 нуклеотидов) и длинные некодирующие РНК (IncRNA, длиной более 200 нуклеотидов). LncRNAs экспрессируются в большинстве растений, и известно, что десятки тысяч экспрессируются в модельном растении A. thaliana.
LncRNAs были связаны с явлением яровизации: когда растения должны подвергаться периоду холодной обработки, чтобы зацвести. Это явление можно наблюдать у многих подвидов Brassica rapa L., включая пекинскую капусту, которая растет зимой, чтобы зацвести весной.
Исследовательская группа извлекла тотальные РНК из листьев пекинской капусты, культивируемых в течение двух недель при 22°C, и листьев пекинской капусты, культивируемых при комнатной температуре в течение двух недель, а затем при низкой температуре (4°C) еще четыре недели.. Используя РНК-секвенирование, они получили достаточно информации, чтобы выявить изменения в экспрессии IncRNAs после воздействия низких температур.
Когда команда исследовала паттерны экспрессии мРНК (информационных РНК), индуцированные низкими температурами, домены транскрипции которых перекрываются с incRNAs (интронные РНК, тип IncRNA) и NAT (природные антисмысловые транскрипты, другой тип IncRNA), они обнаружили сходные паттерны экспрессии, но сильной связи с яровизацией обнаружено не было. Однако они обнаружили комбинации мРНК и NAT, которые демонстрировали такое же изменение экспрессии при низких температурах, что позволяет предположить, что NAT связаны с изменениями экспрессии мРНК при обработке холодом.
Команда искала существование IncRNAs, экспрессия которых индуцируется обработкой холодом, сосредоточив внимание на локусах BrFLC. Один NAT, названный BrFLC2as, показал сходную структуру и паттерны экспрессии с COOLAIR (ключевой IncRNA A. thaliana), но эти сходства не были обнаружены в BrFLC1, BrFLC3 или BrFLC5. Во всех четырех типах BrFLC IncRNAs COLDAIR и COOLWRAP, которые, как известно, рекрутируют комплекс PRC2 у A. thaliana, не были идентифицированы в пекинской капусте. Их результаты показывают, что у пекинской капусты, подвергшейся воздействию низких температур, комплекс PRC2 может быть рекрутирован в локус FLC на основе механизма, отличного от A. thaliana..
Из этих открытий мы теперь знаем, что экспрессия IncRNA не индуцируется в пекинской капусте из локуса FLC, что позволяет предположить, что механизм цветения отличается от модели A. thaliana. Следующим шагом является выявление того, как комплекс PRC2 рекрутируется в локус FLC при холодовом воздействии. Выявление полного механизма яровизации через гены FLC могло бы способствовать селекционному разведению пекинской капусты.