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夏瑞課題組揭示24-nt phasiRNA通路在被子植物中廣泛存在

發布時間:2019-3-25 16:08:30 來源:《農藥市場信息》傳媒 作者:鄭慶偉

近日,華南農業大學亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室、農業部華南地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室夏瑞教授課題組與美國唐納德.丹佛斯植物科學中心Dr. Blake Meyers團隊合作,在國際知名學術雜志《自然通訊》(Nature Communications,五年累計影響因子:13.691)發表題為“24-nt reproductive phasiRNAs are broadly present in angiosperms”的研究論文。該研究通過大范圍基因組數據和小RNA數據分析,發現原以為只在單子葉中存在、特異在生殖器官中表達的24-nt phasiRNAs在雙子植物中也是廣泛存在的,而且產生機理和時空表達模式與單子葉中的類似。這一研究結果擴展了我們對于phasiRNA的認識,進一步證實其分布的廣泛性和功能的重要性。

植物Small RNA(sRNA)是指植物細胞內長度為20~24nt的小片段RNA,其廣泛參與植物的生長、發育和生殖等過程。植物中sRNA的主要成員有siRNA(小的干擾RNA)和micro RNA(miRNA),而phased siRNA(相位siRNA,即phasiRNA)是siRNA中重要的一類,與植物生長發育或抗病等密切相關。

夏瑞課題組首先通過分析荔枝的小RNA數據,證實:(1)荔枝中也存在miR2275的基因位點,且miR2275也可以靶向多個非編碼基因,誘導產生豐富的24-nt phasiRNA。(2)miR2275和phasiRNA均在花組織中特異高表達,與單子葉植物中miR2275的表達模式相似。(3)荔枝中miR2275和24-nt phasiRNA均明顯表現出減數分裂時期的特異高表達,隨后快速下降。這表明,從時間序列來看,在荔枝與玉米中,這一通路保守地表達在減數分裂時期。(4)miR2275-24nt phasiRNAs通路在其它四個雙子葉植物(葡萄、草莓、甜橙和棉花)中也存在。

進而,對209個植物基因組序列進行了分析發現,miR2275廣泛分布于雙子葉植物中,但在某些分支中出現了丟失,如十字花科、茄科和豆科等。這一動態存在特性表明該通路生物功能的重要性,但似乎又暗示其在某些情況下具有可替換性。

另外,研究在茄科植物中鑒定出模式較好的24-nt的phasiRNA,這些24-PHAS位點沒有miR2275位點,但具有新的特征,即存在12nt的相位切割模式。

綜上,miR2275-24nt phasiRNAs在被子植物中廣泛存在,說明其具有重要生物學功能。部分雙子葉物種中miR2275的缺失,說明這一通路在部分物種中可能并非必需。或者在某些物種中存在替代機制來產生必需的24-nt phasiRNAs。總的來說,正如哺乳動物中減數分裂期特異表達的piRNAs,植物中減數分裂時期特異表達的phasiRNAs相關機制與功能仍然模糊。作者相信,更多的后續研究將會為我們帶來更為清晰的答案。

本項目得到國家重點研發基金、青年千人項目、國家自然科學基金及廣東省教育廳的創新團隊項目的支持,夏瑞教授作為第一作者兼并列通訊作者,課題組博士生陳程杰、馬武強分別為第二、第三作者,李建國教授也參與本項研究工作,為研究的順利開展提供大量支持。


編輯人員:朱蓓蓓
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