儲成才Nature Plants綜述系統總結九大作物miRNAs功能研究現狀及育種應用策略

6月30日，Nature Plants雜誌在線發表了中國科學院遺傳發育所儲成才課題組題為「MicroRNAs in crop improvement: fine-turners for complex traits」的特邀綜述，系統總結了9大作物中microRNAs（miRNAs）的功能研究現狀以及在育種應用上的策略，並對該領域未來的研究趨勢進行了展望。

miRNAs是一類長約22個核苷酸的內源單鏈非編碼小分子RNA，通過與靶基因mRNA上的互補位點結合來介導mRNA的降解或翻譯抑制。作為一類重要的轉錄後基因調控因子，近年來的大量研究揭示了miRNAs在調控植物生長發育以及環境適應性方面廣泛且關鍵的作用。但對miRNAs調控主要農作物重要農藝性狀的作用模式以及育種應用策略等缺少系統的分析與總結。

九大作物中miRNAs及其靶基因的分布

唐九友副研究員和儲成才研究員等全面梳理了水稻、玉米、小麥、大麥、大豆、土豆、煙草、西紅柿以及棉花等九大作物中miRNAs調控重要農藝性狀的研究現狀，基於9大作物中36個家族65個生物學功能被確認的miRNAs的相關研究成果，分析了作物中miRNAs調控特定靶基因的類型，概括了miRNAs調控作物複雜農藝性狀的普遍模式，討論了不同作物中相應miRNAs的功能保守性和功能分化現象，總結出miRNAs在常規育種、雜交育種以及轉基因育種上的應用策略和現狀。

miRNAs調控作物複雜農藝性狀

此外，該文指出了目前作物miRNAs研究中迫切需要關注的方向，比如迄今在上述九大作物中已鑒定多達2000多的miRNAs，但生物學功能得到驗證的僅有65個，更多有望在特定複雜農藝性狀上發揮定向改良作用的種屬或組織特異性miRNAs的功能有待驗證；同時，近年來農作物抽穗期的高溫熱害以及收穫期的穗發芽現象已頻頻造成了大面積的作物產量損失和品質下降，而miRNAs在諸如高溫耐受或種子休眠等複雜農藝性狀上可能的調控作用目前還沒有較為明確的功能分析報道。

水稻重要農藝性狀的miRNA調控網路

該文展望了作物miRNAs在重要農藝性狀改良上的前景，比如更多待發掘miRNAs及其靶基因的優良等位有望快速在作物育種上得到大規模應用並取得顯著的經濟效益。目前水稻中miR156靶基因IPA1 優良等位變異的應用和推廣也是這方面的一個成功範例。隨著基因定點編輯技術的發展與完善，這一技術將有望加速miRNAs在複雜農藝性狀改良上的推廣使用。

該文為相關研究人員及育種工作者快速全面了解作物miRNAs的靶基因、調控途徑及已知生物學功能，評估miRNAs潛在的育種應用潛力提供了一個有價值的參考。

儲成才研究員簡介

儲成才，博士，現任中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員，中國科學院大學教授，植物基因組學國家重點實驗室副主任，國家傑青。1986年獲安徽師範大學學士學位，1989年獲中國科學院植物研究所碩士學位，1996年12月獲德國馬丁.路德大學(Martin-Luther University)博士學位，1997年進入德國Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK)進行博士後研究。1999年入選中國科學院「百人計劃」、引進國外傑出人才；2004年入選首批新世紀百千萬人才工程國家級人選；2006年經國務院批准享受政府特殊津貼專家；2008年獲國家傑出青年基金；2016年入選中國科學院「特聘核心骨幹」研究員，並榮獲 「第七屆全國優秀科技工作者」稱號；其領導的「資源高效利用水稻的分子設計」入選國家創新人才推進計劃重點領域創新團隊。現任國家植物基因研究中心（北京）理事會秘書、主任助理，中國科學院遺傳發育所浙江嘉興農作物高新技術育種中心副主任。中國科學院戰略性先導專項（A類）「分子模塊設計創新技術體系」總體組成員。長期以來一直從事農作物產量性狀改良的分子基礎及作物品種的分子設計研究，在水稻營養高效吸收利用、種子大小和葉片衰老調控的分子機制，作物分子設計育種等基礎及應用基礎研究領域均做出了一系列原創性研究，為新一代水稻及其它作物高產育種改良提供了全新的思路。回國後已在Nature Genetics, Nature Plants, Genome Research, PNAS, Plant Cell, New Phytologist, PLoS Genetics, Molecular Plant, Plant Physiology, Plant Journal等國際刊物發表論文100多篇，申請專利40 多項，其中國際專利8 項，與育種單位合作培育水稻新品種3個，累積推廣面積1200多萬畝。

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