新型microRNA miRP81调控水稻和大麦株高并提高产量的分子机制研究

本研究首次在 Bowman 大麦及其突变体 GSHO 1990 中发现新型 miRNA（miRP81），通过激活 OsREM4.1（5'UTR 靶向）和 HORVU.MOREX.r3.4HG0389160（CDS 靶向）表达，显著提高水稻和大麦的株高、分蘖数、穗粒重等关键农艺性状，为作物产量改良提供了新型分子调控工具。

　　

Highlight

本研究揭示了大麦中一个具有双向调控功能的新型microRNA——miRP81，它像"分子开关"一样既能激活水稻OsREM4.1基因（通过5'非翻译区结合），又能上调大麦HORVU.MOREX.r3.4HG0389160（通过编码区结合），实现"一石二鸟"的调控效果。

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miRP81：大麦中发现的新型microRNA

大麦品种Bowman及其突变体GSHO 1990在分蘖数（图1A）、株高（图1B-C）、节间长度（图1D-F）等关键农艺性状上存在显著差异。通过small RNA测序，我们在大麦分蘖节中鉴定出一个长度21nt的新型microRNA，命名为hvu-MIR-P81（简称miRP81）。有趣的是，这个"分子尺子"在Bowman中的表达量始终高于突变体。

Discussion

传统认知中，microRNA（miRNA）通常通过3'UTR或CDS结合来抑制靶基因表达。但本研究发现的miRP81却"反其道而行"，它像"基因音量旋钮"般通过5'UTR结合增强OsREM4.1表达。更引人注目的是，虽然OsREM4.1_CDS-Nip和OsREM4.1_CDS-TP309过表达株系表型各异，但miRP81的激活作用却"一视同仁"。在大麦中，这个"多面手"还能通过CDS靶向调控HORVU.MOREX.r3.4HG0389160，同时提升株高、分蘖数和千粒重。

Plant Materials and miRNA Identification

实验材料选用化学诱变获得的Bowman突变体GSHO 1990（具有"absent lower laterals"表型）。研究人员在四川温江（30°97'N，103°81'E）系统比较了二者的农艺性状，采用改良CTAB法提取分蘖节small RNA，通过茎环RT-qPCR验证了miRP81的表达模式。