拿個蠟筆畫生活

上海生科院利用STTM技術發現水稻miRNA的新功能
??? 5月1日，《美國科學院院刊》（PNAS）雜志在線發表瞭中國科學院上海生命科學研究院植物逆境生物學研究中心朱健康研究組題為Short tandem target mimic rice lines uncover functions of miRNAs in regulating important agronomic traits 的研究論文，該研究利用STTM技術大規模沉默水稻miRNA，並發現瞭多種miRNA的新功能，為進一步深化miRNA功能研究和水稻遺傳改良提供瞭有效資源。

MicroRNA（miRNA）是一類在生物體內普遍存在的非編碼、長度約21個核苷酸的小分子RNA，它在調控植物的器官發育、信號轉導和響應逆境脅迫過程中起著重要作用。由於miRNA基因較小，且大多數miRNA傢族都有多個成員組成，具有遺傳冗餘性，所以很難通過傳統的基因功能缺失突變體的方式來研究miRNA的功能。目前對miRNA的研究主要通過過量表達miRNA或過量表達miRNA抗性靶基因（miRNA-resistant）。但miRNA一般調控多個靶基因，這些方法隻能部分反應miRNA的功能。近來發明的靶標模擬技術，例如靶標模擬（target mimic，TM）和短串聯靶標模擬（short tandem targets mimic，STTM），可以有效地阻礙內源miRNA的活性，這使得從基因組水平大規模研究miRNA功能成為可能。

該工作利用STTM技術降低瞭35個水稻重要miRNA傢族的表達水平，發現瞭水稻許多miRNA調控農藝性狀的新功能，同時驗證瞭miRNA也可以作為作物改良的重要靶標。在STTM-miRNA水稻株系中，發現miRNA參與調控瞭水稻株高、分蘗數、穗粒數等眾多重要的農藝性狀，且這種受調控的表型可在連續5代中穩定遺傳。通過這種方法，研究人員發現瞭多數miRNA具有一些重要的新功能，比如miR172具有影響莖的發育和穗的密度、miR156具有影響根發育的新功能。同時，通過對miRNA的遺傳調控，證明瞭miRNA可以作為作物改良的重要靶標。比如通過調控miRNA398的表達水平，可以提高水稻的穗粒數和穗長等，進而提高水稻的產量。

該工作不但擴展瞭人們對水稻中miRNA功能的認識，也為進一步研究水稻miRNA功能和水稻品種改良提供瞭寶貴的資源；而且水稻中miRNA的功能也能很好地擴展到其它重要農作物中。

該工作得到瞭中科院等經費的支持。

圖：利用STTM技術研究水稻miRNA發現其在調控許多重要農藝性狀的重陽台外推要功能。A：野生型與STTM156整體形態。B：水培7天的野生型與STTM156幼苗。C：野生型與STTM159種子長度。D：野生型與STTM159種子寬度。E：野生型與STTM160花藥。F：野生型與STTM172莖節。G：F圖中的STTM172放大。H：野生型與STTM398稻穗。I：野生型與STTM398種子長度。J：野生型與STTM398種子寬度。


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