毛竹miR156家族全基因组鉴定及phe-MIR156o在根茎穗发育中的调控机制研究

本研究针对毛竹(Phyllostachys edulis)中miR156家族功能不清的问题，通过全基因组鉴定发现23个成员，证实其靶向SPL转录因子，并首次揭示phe-miR156o通过调控PheSPL3-1/PheSPL13-2形成分子模块，显著促进拟南芥根系发育、抑制水稻株高和穗粒数，为竹类生长调控提供新见解。

　　

在植物王国中，毛竹以其惊人的生长速度和独特的开花周期著称，这种"一夜抽千尺"的生物现象背后隐藏着怎样的分子密码？科学家们将目光聚焦在了microRNA（小分子RNA）这一基因调控的"精密开关"上。特别是miR156家族，这个在植物界高度保守的调控因子，已被证实是控制多种作物生长发育的关键角色，但在毛竹这类具有重要经济价值的禾本科植物中，其功能图谱仍是一片空白。

中国林业科学研究院的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表的重要成果，首次绘制了毛竹miR156家族的完整图谱。通过全基因组筛选技术，研究人员从毛竹中鉴定出23个miR156家族成员，运用生物信息学分析结合转基因实验，发现这些成员能形成稳定的茎环结构，且成熟序列具有高度保守性。研究采用psRNATarget预测靶基因，通过拟南芥和水稻的异源转化系统验证功能，并运用双荧光素酶报告系统确认分子互作关系。

染色体定位与序列特征分析显示，23个phe-MIR156s分布在12条染色体上，其前体可形成自由能-66.60至-37.10 kcal/mol的稳定茎环结构。多序列比对发现成熟区包含保守的GACAGAA种子序列，系统发育分析将其分为三个进化分支。

靶基因调控网络解析揭示，phe-miR156s主要靶向SPL（SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE）转录因子家族。值得注意的是，位于编码区（CDS）和3'非翻译区（3'UTR）的miRNA响应元件（MREs）靶基因几乎无重叠，KEGG富集显示前者参与蛋白质周转和昼夜节律调控，后者则影响次生代谢和能量代谢通路。

转基因功能验证取得突破性发现：在拟南芥中过表达phe-MIR156o使根长增加41%，而在水稻中则导致株高降低21%，穗粒数显著减少。qRT-PCR检测显示phe-miR156o在2月龄毛竹叶片中表达量最高，随年龄增长而下降，暗示其与幼龄期维持相关。

分子机制研究通过双荧光素酶报告系统证实，phe-miR156o能特异性靶向PheSPL3-1（CDS区）和PheSPL13-2（3'UTR区），降解组测序进一步验证了对PheSPL3-1转录本的切割作用，确认其在1271nt位点发生剪切。

这项研究的意义在于首次系统阐明了毛竹miR156-SPL调控模块的多重功能：在根系发育方面，该模块可能通过影响生长素信号通路促进毛竹庞大根系的形成；在秆茎生长中，其表达量的年龄依赖性变化为解释毛竹快速生长提供了新视角；而在生殖发育方面，phe-miR156o对水稻穗型的调控暗示其可能参与毛竹罕见开花现象的调控。这些发现不仅填补了竹类植物小RNA研究的空白，更为竹材产量和品质的遗传改良提供了潜在分子靶标，对实现竹林可持续经营具有重要应用价值。