甲醇调控替代呼吸途径关键基因及miRNA网络增强油菜抗旱性的机制研究

本研究针对干旱胁迫导致油菜减产的问题，由研究人员通过基因网络分析和分子实验，发现叶面喷施甲醇可通过上调UCP1、NDA2/AOX1A等关键基因增强替代呼吸途径，并鉴定出22个调控这些靶点的油菜特异性miRNA（如bna-miR169、bna-miR393），为油菜抗旱遗传改良提供新靶点。

　　

研究团队探索了干旱胁迫下甲醇处理对油菜替代呼吸途径（Alternative Respiration Pathway）、解偶联作用（Uncoupling）及钙结合蛋白（Calcium-Binding Proteins）关键基因的调控机制。通过STRING v11.5和cytoHubba（MMC法）蛋白互作分析，发现UCP1、NDB2、NDA2和AOX1A是核心枢纽基因。利用psRNATarget（期望值≤5）和miRBase v22数据库，预测到22个靶向这些基因的Brassicaceae特异性miRNA，主要来自miR169、miR168、miR319、miR390、miR397、miR393和miR171家族。

这些miRNA通过调控活性氧（ROS）清除和细胞能量稳态相关基因，间接影响线粒体替代呼吸通路。例如，bna-miR169a/b/n靶向NDB2（NADH脱氢酶），bna-miR393调控生长素信号通路，bna-miR171f/g作用于SCL6转录本以改变根系构型，而miR390通过ARF基因影响根系发育。

qRT‐PCR实验（3生物学×3技术重复）显示，在干旱（DR, 30%田间持水量）和甲醇处理（DM, 20% v/v叶面喷施）下，耐旱基因型中UCP1在24小时显著上调，敏感基因型中NDA2/AOX1A在72小时（DR）和24小时（DM）被诱导。结果表明，甲醇通过增强替代呼吸途径提升抗旱性，而相关miRNA可能作为转录后调控因子，为油菜抗逆遗传改良提供新策略。