PNAS:上海生科院利用STTM技术发现水稻miRNA的新功能

  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RNA,它在调控植物的器官发育、信号转导和响应逆境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)和短靶标模拟(short tandem targets mimic,STTM),可以有效地阻碍内源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。

  该工作利用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,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,研究人员发现了多数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,可以提高水稻的穗粒数和穗长等,进而提高水稻的产量。

  该工作不但扩展了人们对水稻中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的功能也能很好地扩展到其它重要农作物中。

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