北京林業大學深度解析miRNA形成與遺傳調控機制

近日，New Phytologist在線發表了北京林業大學張德強教授團隊在題為「Genetic variants in microRNA biogenesis genes as novel indicators for secondarygrowth inPopulus」的研究論文。該研究系統解析了miRNA生物形成過程與miRNA介導的基因調控途徑聯合影響林木重要性狀表型變異的遺傳學基礎，為探究miRBG引起的表型性狀變異生物學機制提供了有效線索。

MicroRNA（miRNA）是生物體內長度約20-25個核苷酸的小RNA，在生長、發育與抗逆性形成中發揮了關鍵的遺傳調控作用。揭示miRNA形成、等位變異模式與遺傳調控機制，回答「miRNA從哪裡來？到哪裡去？如何發揮作用？」等一系列科學問題，是林木遺傳改良與分子育種的基礎，對於提高木材產量、改良木材品質具有重要意義。但先前在人類遺傳學或植物學研究中，僅對參與miRNA加工過程的個別成員進行了遺傳變異檢測，而對miRNA生物形成通路上所有基因的等位變異，及如何由此引起的miRNA表達模式改變，進而影響其與靶基因的遺傳互作，尚未系統開展。

研究人員以模式樹種毛白楊為材料，利用RNA-seq技術與生物信息學方法，確定了在次生維管組織差異表達的80個miRBGs，152個miRNAs和457個靶基因；利用群體重測序技術分別檢測到11,400（miRBGs）、5,860（MIRNAs）和20,916個（靶基因）SNP位點。研究顯示每一miRBG SNP的等位變異均會導致多數miRNAs表達量發生顯著變化。

結合群體遺傳學與關聯遺傳學策略，檢測到與林木生長及木材品質性狀顯著關聯的324個SNP位點，每一位點可解釋表型變異的1.46%-14.09%。對與木質素顯著關聯的miRBG、MIRNA和靶基因進行不同基因型表達模式分析，顯示miRBG內SNPs能夠改變miRBG-miRNA以及miRNA-靶基因的表達相關性，表明miRBG變異可通過影響miRNA表達丰度進而調控下游靶基因的表達，是表型性狀發生遺傳變異的根本決定因子，以此構建了影響林木生長與木材品質變異的miRBG-miRNA-target上位性互作網路，為林木生長與木材品質性狀分子育種提供了理論指導與技術支持。

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