著名学者朱健康最新PNAS文章:利用STTM技术解析miRNA功能

【字体: 时间:2017年05月04日 来源:生物通

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  来自中科院植物逆境生物学研究中心的研究人员发表了题为Short tandem target mimic rice lines uncover functions of miRNAs in regulating important agronomic traits”的文章,利用STTM技术大规模沉默水稻miRNA,并发现了多种miRNA的新功能,为进一步深化miRNA功能研究和水稻遗传改良提供了有效资源。

  

生物通报道:来自中科院植物逆境生物学研究中心的研究人员发表了题为Short tandem target mimic rice lines uncover functions of miRNAs in regulating important agronomic traits”的文章,利用STTM技术大规模沉默水稻miRNA,并发现了多种miRNA的新功能,为进一步深化miRNA功能研究和水稻遗传改良提供了有效资源。

这一研究成果公布在5月1日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上,文章的通讯作者是朱健康教授,朱教授致力于植物抗逆境研究,他曾表示植物抗逆境的遗传机理是一个很有意思的科学问题,虽然许多科学家已进行了研究,但植物抗逆的表观遗传问题还没有弄清楚。逆境植物的研究前景很广,可以解决许多困扰人类发展的问题。例如,若把抗盐植物的抗盐基因找出来,弄清楚其抗盐机理,再将这些机制转入其他植物,那么中国的许多盐碱地就会成为宝地。

MicroRNA (miRNA)是一类在生物体内普遍存在的非编码、长度约 21个核苷酸的小分子RNA,它在调控植物的器官发育、信号转导和响应逆境胁迫过程中起着重要作用。由于miRNA基因较小,且大多数miRNA家族都有多个成员组成,具有遗传冗余性,所以很难通过传统的基因功能缺失突变体的方式来研究miRNA的功能。

目前对miRNA的研究主要通过过量表达miRNA或过量表达miRNA抗性靶基因(miRNA-resistant)。但miRNA一般调控多个靶基因,这些方法只能部分反应miRNA的功能。 近来发明的靶标模拟技术,例如靶标模拟(target mimic,TM)和短串联靶标模拟(short tandem targets mimic,STTM),可以有效的阻碍内源miRNA的活性,这使得从基因组水平大规模研究miRNA功能成为可能。

在这篇文章中,研究人员利用STTM技术降低了35个水稻重要miRNA家族的表达水平,发现了水稻许多miRNA调控农艺性状的新功能,同时验证了miRNA也可以作为作物改良的重要靶标。

在STTM-miRNA水稻株系中,研究人员发现miRNA参与调控了水稻株高、分蘖数、穗粒数等众多重要的农艺性状,且这种受调控的表型可在连续5代中稳定遗传。通过这种方法,他们发现了多数miRNA具有一些重要的新功能,比如miR172具有影响茎的发育和穗的密度、miR156具有影响根发育的新功能。同时,通过对miRNA的遗传调控,证明了miRNA可以作为作物改良的重要靶标。比如通过调控miRNA398的表达水平,可以提高水稻的穗长,穗粒数和穗长等,进而提高水稻的产量。

这项研究不但扩展了我们对水稻中miRNA功能的认识,也为进一步研究水稻miRNA功能和水稻品种改良提供了宝贵的资源;而且水稻中miRNA的功能也能很好的扩展到其它重要农作物中。

原文标题:
Short tandem target mimic rice lines uncover functions of miRNAs in regulating important agronomic traits

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