Nature Plants 突破!small RNAs 從莖部單向運輸到根,是真正的遠程「傳令兵」

2021-02-10 iPlants
近二十年來，可移動smallRNA在植物生長發育過程中的調控一直是研究熱點，然而迄今為止，只有少數smallRNAs被發現具有移動性，並且能夠作為系統性信號(systemic signaling)在目標部位調控基因的表達。近年來，嫁接實驗和高通量測序技術已經應用於全基因組水平的移動mRNA鑑定，但是對於移動mRNAs的完整性及目標組織中的相對豐度還依然不夠清楚。1月15號，國際期刊Nature Plants在線發表了由美國普渡大學與青島農業大學共同完成的題為「Unidirectional movement of small RNAs from shoots to roots in interspecific heterografts」 的研究論文[1]，首次報導了豆類作物small RNAs單向運輸的現象。同時Nature Plants刊發了澳大利亞La Trobe 大學Mathew G. Lewsey教授的題為「Small RNAs shoot for the root」推介文章[2]，揭示small RNA才是真正的遠程「傳令兵」，而不是mRNA。

該研究團隊利用大豆與菜豆異源及自嫁接植株作為實驗材料，通過smallRNA-seq分析發現：移動的smallRNAs表現為由莖端到根部的單向運輸；多數smallRNA 表現出不能由根部產生，但在根部高豐度積累。通過降解組測序和5』-RACE實驗證明了移動的smallRNAs由莖端運輸到根部後，能夠在後轉錄水平調控基因在根部的表達。另外，通過 RNA-seq，ONTRNA-seq技術鑑定了數千個基因的可移動mRNAs，其中一半以上的可移動mRNAs為全長轉錄本。但是，該研究發現，移動到目標組織中的mRNAs僅佔目標組織該總mRNAs中極少的一部分。這一現象與smallRNAs的單向運輸，在根部積累的現象完全不同。這些結果表明，可移動的small RNAs和mRNAs在功能和運輸機制上有很大的不同（圖1）。

圖1可移動sRNA和mRNA運輸的方向及在受體組織中的表達量。（a）miRNA移動和積累模式圖；（b）可移動mRNA和sRNA在受體組織中的表達量；Gm為大豆組織。Pv為菜豆組織。

青島農業大學李帥副教授、美國普渡大學王旭彤研究員為該論文第一作者；青島農業大學碩士研究生徐文英、劉通和蔡春梅副教授，以及美國普渡大學博士研究生陳李洋、Chancelor B. Clark為共同作者；馬漸新教授為通訊作者。

參考文獻：

1. Li S, Wang X, Xu W, Liu T, Cai C, Chen L, Clark CB, Ma J. Unidirectional movement of small RNAs from shoots to roots in interspecific heterografts. Nature Plants,2021,7:50–59, https://doi.org/10.1038/s41477-020-00829-2

2. Gouil, Q., Lewsey, M.G. Small RNAs shoot for the root. Nature Plants, 2021, 7, 2–3 https://doi.org/10.1038/s41477-020-00836-3

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