中科院遺傳發育所朱立煌研究組揭示lncRNA維持水稻葉片平展性的作用機制

非編碼RNA（noncoding RNA, ncRNA）發揮著重要而廣泛的生物學功能，但迄今人們對其功能了解還十分有限。其中，長度大於200 nt的ncRNA被定義為長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）。目前，對長鏈非編碼RNA的功能還知之甚少。相對於在人和動物中的研究，植物lncRNA研究更是處於起步階段，迄今還只有為數不多的相關報道。葉片是植物進行光合作用的主要器官。大多數高等植物的葉片進化出扁平的形狀以最大限度地提高光合能力。雖然葉片的平展對於植物至關重要，但我們尚不了解植物維持葉片平展性的分子機制。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所朱立煌研究組鑒定到一個影響水稻葉片平展性的長鏈非編碼RNA基因—TWISTED LEAF（TL）。利用RNAi降低TL的表達量造成水稻葉片表現為螺旋扭曲。lncRNA基因TL的反義鏈編碼一個典型的R2R3-MYB轉錄因子，OsMYB60。這兩個基因的轉錄本有1091個核苷酸是互補配對的，可形成一對典型的正義-反義轉錄本對(sense-antisense transcript pair)。這兩個基因在水稻多種組織器官均有表達，但TL的表達量始終高於OsMYB60的。在TL-RNAi轉基因植株中，OsMYB60的表達量明顯的上調，暗示TL可能調控其反義鏈MYB基因的表達。雖然兩者是典型的正義-反義（sense-antisense）基因對，但目前的試驗及生物信息學分析都尚未能檢測到相關small RNA的存在，推測TL可能以長鏈RNA的形式行使其功能。研究表明長鏈非編碼RNATL可通過調控反義鏈的OsMYB60基因的染色質組蛋白修飾水平從而調控其表達。進一步發現OsMYB60可與C2H2轉錄因子OsZFP7結合形成複合體，共同調控葉片的平展性。該研究闡明水稻長鏈非編碼RNA在葉片發育中的關鍵作用，揭示了植物維持葉片平展性存在複雜的分子調控機制。

該研究成果已於2018年2月7日在線發表在New Phytologist雜誌上。劉雪博士和李大勇博士為論文第一作者。文章的通訊作者分別是中科院遺傳發育所的朱立煌研究員和李大勇博士以及中科院北京基因組研究所的胡松年研究員。該研究得到了國家重點研發項目、轉基因專項和植物基因組學國家重點實驗室的資助。

圖: 長鏈非編碼RNA，

TWISTED LEAF，在維持水稻葉片平展性中的作用機制

來源：中科院遺傳發育所

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