中國農大孫其信與姚穎垠課題組在小麥miRNA調控籽粒發芽勢和穗發芽分子機制研究中取得重要進展

2018年3月23日，ThePlant Cell在線發表了中國農業大學農學院小麥研究中心的題為「Wheat miR9678 Affects Seed Germination by Generating Phased siRNAs and Modulating Abscisic Acid/Gibberellin Signaling」的研究論文。該研究發現小麥物種特異的小分子RNA（miRNA9678）通過參與脫落酸/赤霉素信號轉導途徑調控籽粒萌發。該發現不僅在理論上進一步豐富了對小麥萌發調控機理的認識，也為在應用上通過該途徑進行小麥抗穗發芽遺傳改良奠定基礎。

培育發芽勢強、出苗快速且整齊的小麥品種對實現小麥高產穩產極為重要，然而這些品種經常表現出種子低休眠性，在收穫季節遇到陰雨天氣時往往會產生穗發芽現象，導致小麥的產量和品質大大降低，給農業生產造成重大損失。因此克隆影響小麥籽粒發芽能力的關鍵基因，解析其調控機制並探討其在小麥抗穗發芽育種中應用潛力至關重要。

中國農業大學小麥研究中心最新研究發現，miR9678在小麥萌動早期籽粒盾片中特異表達並隨著萌發逐漸沉默，miR9678超表達小麥轉基因株系的籽粒萌發率較野生型顯著降低，降低活性赤霉素的含量，進而導致穗發芽抗性顯著提高；miR9678可以介導一個下游靶基因長片段非編碼RNA發生斷裂，後者（長鏈非編碼RNA）從斷點開始每21 nt會被二次切割產生一系列次級siRNA，也稱作phasiRNAs；轉基因實驗也證實，提高phasiRNA的表達水平也顯著抑制小麥籽粒的萌發率。

該研究提出並明確了一個小麥新的控制籽粒發芽勢和穗發芽分子模式，即：miR9678可以介導剪切長鏈非編碼RNA，併產生一系列phasiRNA，最終通過影響赤霉素合成基因的表達導致赤霉素代謝及其調控途徑的改變，進而控制籽粒的萌發率和穗發芽。

郭光輝博士為該論文第一作者，博士研究生劉昕曄為共同第一作者；孫其信教授、姚穎垠教授為共同通訊作者。

該研究得到了國家自然科學基金項目和國家重點研發計劃項目的資助。

Figure 8.Speculative model for the mechanism of miR9678-mediated regulation of germination via modulation of ABA-GA crosstalk.

來源：中國農業大學

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