小RNA在棉花突变体HS2紫色表型形成中的调控机制解析

为解析天然彩色棉(NCC)纤维着色机制，浙江大学团队通过整合RNA-seq、sRNA-seq和降解组测序技术，系统研究了Gossypium hirsutum紫色突变体HS2中sRNAs的调控网络。研究发现miR395-APS模块通过调控硫代谢通路适应花青素积累，而非直接调控花青素合成，为NCC分子育种提供了新视角。

　　

在纺织工业面临严峻环境压力的背景下，天然彩色棉(NCC)因其无需染色的特性成为可持续发展的重要选择。然而，现有NCC品种颜色单一且不稳定，主要局限于绿色和棕色。花青素作为植物重要色素，其调控机制在棉花中尚未完全阐明。浙江理工大学团队前期发现的紫色突变体HS2表现出组织特异性花青素积累增强现象，但其分子机制尤其是小RNA(sRNA)的调控作用仍属未知。

研究团队采用RNA测序(RNA-seq)、小RNA测序(sRNA-seq)和降解组测序技术，对野生型C312和HS2突变体进行多组学分析。通过生物信息学方法筛选差异表达sRNA，结合降解组数据验证靶基因互作关系，并利用qRT-PCR验证关键分子表达模式。

研究结果

sRNA-seq数据统计与质量控制
对6个sRNA文库测序数据分析发现，HS2与野生型sRNA表达谱高度保守，仅11个miRNA和761个siRNA存在显著差异，提示sRNA可能通过精细调控参与表型形成。

miR395-APS模块的功能解析
降解组分析鉴定出miR395与ATP硫酸化酶基因(APS₁
/APS₃
)的特异性切割关系。HS2中miR395下调伴随APS基因上调，导致半胱氨酸和谷胱甘肽合成增强，表明该模块通过调节硫代谢适应高花青素环境。

讨论与结论
研究首次揭示miRNA并非直接调控HS2花青素合成的关键因素，而是通过miR395-APS模块重构硫代谢网络。这一发现突破了传统认为sRNA直接调控色素合成的认知，提出"代谢适应性调控"新机制。该成果为拓展NCC颜色谱系提供了理论依据，其中鉴定的miR395-APS通路可作为分子标记用于NCC品种选育。论文创新性地将sRNA调控网络与次级代谢适应相联系，为作物品质改良提供了新思路。