葉緑体リボソームRNAの擬似性糖分化は、イネの低温順応に寄与します

リボソームRNA（RRNA）は、転写と成熟中に多くの修飾を受けます。rRNA修飾の恒常性は、植物の葉緑体の生合成に不可欠です。葉緑体は、低温などの環境シグナルを感知するハブとして機能します。ただし、RNAの修飾が低温反応にどのように寄与するかは不明のままです。ここでは、シュードウリジンシンターゼ（OSPUS1）によって媒介されるイネ葉緑体rRNAのシュードウリジン（ψ）修飾が苗の段階での冷耐性に寄与することを明らかにします。OSOSPUS1の喪失機能は、低温での異常な葉緑体発達とアルビノ苗の表現型につながります。OSPUS1は風邪に蓄積され、葉緑体前駆体rRNA（pre-rrnas）に結合して、rRNAの擬似根性化を触媒することがわかります。成熟した葉緑体RRNAの減少とプレRRNAの蓄積が低温でOSPUS1-1で観察されるため、葉緑体RRNAのこれらの修正はその処理に必要な場合があります。したがって、葉緑体のリボソーム活性と翻訳は、OSOSPUS1-1で妨害されています。さらに、トランスクリプトームおよび翻訳分析により、OSPUS1は成長とストレス応答状態のバランスをとり、過剰な反応性酸素種の蓄積を防ぐことが明らかになりました。まとめると、我々の発見は、葉緑体リボソームの生合成におけるψの重要な機能と米における冷耐性を明らかにし、作物の改善に潜在的な応用をもたらします。

Ribosomal RNAs (rRNAs) undergo many modifications during transcription and maturation; homeostasis of rRNA modifications is essential for chloroplast biogenesis in plants. The chloroplast acts as a hub to sense environmental signals, such as cold temperature. However, how RNA modifications contribute to low temperature responses remains unknown. Here we reveal that pseudouridine (Ψ) modification of rice chloroplast rRNAs mediated by the pseudouridine synthase (OsPUS1) contributes to cold tolerance at seedling stage. Loss-function of OsPUS1 leads to abnormal chloroplast development and albino seedling phenotype at low temperature. We find that OsPUS1 is accumulated upon cold and binds to chloroplast precursor rRNAs (pre-rRNAs) to catalyse the pseudouridylation on rRNA. These modifications on chloroplast rRNAs could be required for their processing, as the reduction of mature chloroplast rRNAs and accumulation of pre-rRNAs are observed in ospus1-1 at low temperature. Therefore, the ribosome activity and translation in chloroplasts is disturbed in ospus1-1. Furthermore, transcriptome and translatome analysis reveals that OsPUS1 balances growth and stress-responsive state, preventing excess reactive oxygen species accumulation. Taken together, our findings unveil a crucial function of Ψ in chloroplast ribosome biogenesis and cold tolerance in rice, with potential applications in crop improvement.