張德強團隊深度解析林木次生生長遺傳調控機制

近日，北京林業大學教授張德強研究團隊依託林木分子設計育種高精尖創新中心與國家重點研發計劃課題，以毛白楊群體為模式，採用轉錄組測序、基因組重測序、SNP檢測等技術手段及關聯作圖策略，系統揭示了林木次生微管組織差異表達lncRNAs的全基因組分布模式與表達規律，發現lncRNA保守序列元件主要與「維管組織模式形成」、「植物細胞壁」和「木質部生長發育」等相關，可通過順式或反式作用方式調控「碳水化合物合成」和「植物激素信號傳導」相關的5352個編碼蛋白基因。

據介紹，林木次生生長源於維管形成層，通過徑向分裂向外形成次生韌皮部，向內形成次生木質部，即木材。因此，深度解析林木次生生長的遺傳調控機制，為提高林木產量與品質，保障木材戰略安全具有重要意義。然而，對於生命現象的重要遺傳調控因子，如長鏈非編碼RNAs（lncRNAs）在次生生長過程中的調控作用仍不明晰，林木群體基因組水平上解析lncRNA基因的等位遺傳變異及其遺傳效應尚屬空白。

張德強研究團隊的成果闡明了lncRNAs可通過「直接靶定」和「海綿效應」兩種方式受到楊樹miRNAs的調控，形成由miRNA介導的iRNA-lncRNA-mRNA聯合調控網路。利用加性、顯性及上位性效應聯合作圖模型，系統解析了lncRNA及其靶基因等位變異規律及其遺傳效應，發現lncRNA及其靶基因內1163個SNPs位點與林木生長及木材品質形狀顯著關聯，可解釋表型變異的1.2%-29.3%。研究首次將多基因關聯作圖理論應用到lncRNAs及其靶基因遺傳互作研究層面，為探究非編碼RNA-靶基因遺傳互作機制提供了新的研究理論與策略。

據悉，該研究成果已於近日在線發表於國際著名遺傳學雜誌《DNA Research》上（影響因子為5.267）。生物學院在讀博士生周大凌為論文第一作者，張德強教授為通訊作者，團隊成員杜慶章、陳金輝和王情世參與了該研究的具體實驗工作。

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