你買的梨不好吃,可能是因為miRNA的含量較少!
2018年5月13日,南京農業大學的吳俊研究組在Plant Biotechnology Journal發表題為「PbrmiR397a regulates lignification during stone cell development in pear fruit」的研究論文,該論文揭示了在白梨中的miR397a通過抑制木質素合成途徑中的漆酶(LAC),以達到調節果實細胞的木質化過程。
在白梨中,木質化的石細胞的存在大大降低了水果的質量。因此,我們都希望通過使用遺傳技術來抑制石細胞發育。然而,在果實石細胞中如何調控木質化的分子機制仍知之甚少。
Fig 1.碭山酥梨的橫切面和縱切面,紅色為 Wiesner染色木質素。
首先,該研究組利用GWAS方法分析了60個品種的梨的基因組序列後,發現在PbrmiR397a基因啟動子中的單核苷酸多態性(SNP)與低水平的木質素水平相關聯。該SNP的出現導致產生了響應水楊酸(SA)的TCA元件,並且通過細胞的測定系統證實了能誘導miR基因的表達。 此外,由於梨樹轉化基因較為困難,故通過將PbrmiR397a穩定過表達在煙草中後,轉基因煙草中的靶向基因-LAC基因的表達下降,並且木質素的含量降低了,但並未改變紫丁香基和愈創木基木質素單體的比例。由於木質素含量的減少,轉基因植物在剩餘成分中顯示更少數量的維管束和更薄的次級壁。另外,通過瞬時過表達中國梨(Pyrus bretschneideri)的miR397a和同時沉默三種LAC基因,會降低了梨果實中的木質素含量和石細胞數量(見下圖)。故該項研究表明miR397a通過抑制編碼木質素生物合成酶-漆酶(LAC)基因的表達來調控果實細胞木質化。這項研究提高了我們對木質素生物合成調控的理解,並為改善梨果品質提供了有用的分子遺傳信息。
iPlants: 果樹在進化的過程中,在miRNA397a基因的啟動子通過自然變異產生了SNP, 導致產生了能夠響應SA的啟動子,也就是說該miRNA在果實成熟的過程中會被SA所誘導,進一步的抑制了木質素的產生,故能產生含有較少的木質素的果實。雖然這非梨的本意,但我們也應該感謝大自然給我們進化出這麼完美的機制,讓我們能吃到水分多,肉質細膩的白梨。
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※PLANT PHYSIOLOGY在線發表了2篇中國學者文章,來自山東大學和上海交大
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