植物所在花粉發育的表觀遺傳調控研究中取得新進展

2021-01-07 中國科學院

花粉是植物有性生殖的執行者，對作物育性調控和雜種優勢的利用至關重要，其發育涉及精細調控的細胞分裂與分化以及嚴格監控的基因組穩定性。已有的研究顯示，內源小RNA特別是miRNAs在生長發育和基因組穩定性調控等方面起重要作用，但對小RNA在花粉發育過程中的作用尚缺乏系統的認識。

中科院植物研究所王臺研究組利用新一代高通量測序技術，系統解析了單核至三核期水稻花粉的小RNA動態特徵。研究發現，花粉從單核到三核期的發育伴隨著21nt小RNA數目增加和24nt小RNA數目減少。該研究在基因組水平鑑定了292個已知的miRNAs和75個新的miRNAs，大部分已知miRNA在花粉中表達，其中一些具有優勢表達特徵，而多數新發現的miRNA在花粉中特異性表達。統計分析發現，新miRNA和非保守的已知miRNA是分離花粉與營養組織的主要貢獻者。研究人員利用花粉轉錄組數據結合生物信息學分析獲得了這些miRNA的1353個潛在的靶基因，發現染色體組裝和重塑相關的GO terms在二核期花粉表達的新miRNAs的靶基因數據中具有重要的統計學意義，同時發現二核期是小RNA組分發生改變的轉折點。這些結果表明，二核期可能是小RNA調控花粉基因表達的關鍵點。

該研究首次揭示了花粉與孢子體組織在miRNA組分及其表達模式的差異，為深入研究miRNAs調控花粉發育的機制奠定了基礎。

上述研究結果於2011年7月16日在Genome Biology上發表(http://genomebiology.com/2011/12/6/R53)，受到國際同行的關注，被Genome Biology列為Most popular paper，目前網絡瀏覽已超過5901次。該項研究得到了科技部重大科學研究計劃和國家自然科學基金委的資助。

Faculty of 1000 Biology於2012年1月向讀者推薦該文(http://f1000.com /13473957#evaluations)，並將其列為已發表的生物與醫學論文的Top 2%目錄。

已知miRNAs（A）和新miRNAs（B）在不同細胞（組織）的表達特徵。
橫軸從左到右分別為單核花粉、雙核花粉、三核花粉、愈傷細胞、根和葉。

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