叶片衰老是一个程序化的细胞死亡过程，并主要由发育叶龄控制。然而，很多内部或外部的因素都会整合成叶龄信息一起调控叶片衰老，如营养，植物激素，温度变化，光照等等。叶片衰老的起始和进展受到多重调控，包括染色质水平，转录水平，转录后水平，翻译水平以及表观遗传调控等。

Figure1.  A Proposed Model Illustrating Senescence-Associated Alternative Splicing of PtRD26 in Regulation of Autumn Leaf Senescence. 

在一年生植物叶片的衰老研究过程中获得了实质性进展，但基于多年生木本植物，如何在分子水平调控叶片的衰老还未曾可知。来自北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心和南方科技大学的研究人员以毛白杨(Populus tomentosa)为研究载体，使用RNA测序技术，获得在秋季叶片衰老过程中高时间分辨的基因表达谱，分析鉴定到3459个秋季叶片衰老相关基因。通过基因共表达网络分析进行核心转录因子（TFs）鉴定，显示衰老关联的NAC家族TFS（Sen-NAC TFs）调节秋季叶片衰老。

PtRD26是NAC家族表达水平最高的核心转录因子，在编码PtRD26的前体RNA中依赖叶龄的可变剪接引发了内含子保留（intron-retention, IR），分子遗传分析发现该选择性剪切版本的mRNA不被NMD途径降解，产生了截短的多肽PtRD26IR。PtRD26IR只保留了NAC TF的蛋白互作区域，定位于细胞质。生化分析发现，PtRD26IR通过与正常剪切版本的PtRD26蛋白互作，抑制其结合靶基因。同时，PtRD26IR与其他Sen-Hub NAC TFs互作，从细胞质转移到细胞核，抑制其活性，形成一个多重反馈调控环。功能分析发现，PtRD26通过调控多个Sen-hub TF进而促进叶片衰老，而PtRD26IR抑制叶片衰老。同时表达时，PtRD26IR抑制PtRD26诱导的叶片衰老过程，起到刹车的作用。

Figure2. PtRD26IR Represses the Activity of PtRD26 by Disrupting Its Binding to Downstream Targets.

PtRD26通过调控下游靶基因促进叶片衰老，同时产生选择性剪切变体PtRD26IR抑制自身和其他Sen-Hub TF延缓叶片衰老，保障叶片衰老的正常起始和进展，进而保障衰老叶片营养物质的正常回运。

该研究结果，于2021年2月6日以题为An Alternative Splicing Variant of PtRD26 Delays Leaf Senescence by Regulating Multiple NAC Transcription Factors inPopulus的研究论文发表在The Plant Cell上。北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心王厚领博士和张易博士为该论文的共同第一作者，北京林业大学李中海老师和南方科技大学郭红卫教授为该论文的通讯作者。

Figure3. PtRD26IR Physically Interacts with PtRD26

其中，PtRD26和PtRD26IR的荧光素酶互补实验以基于Effector-Reporter的基因转录激活实验的结果，均由Vilber植物活体成像系统来完成。Vilber植物活体成像系统Newton 7.0 Bio和多功能成像系统FUSION FX SPECTRA，除了具有超高的图像分辨率及检测灵敏度外，还可以拍摄真实彩色植物图像，且基于GFP专用的激发光源及发射滤光片，可以有效分离叶绿素自发荧光。因此，除了本实验中荧光素酶互补实验以及基于Effector-Reporter的基因转录激活实验外，还可以同时满足GFP，YFP，RFP等报告基因，从而可应用于转基因鉴定，植物基因表达调控，基因互作等相关研究。