Nature Plants | 從地上到地下,馬漸新團隊報導豆類作物small RNAs單向運輸的現象

2021-02-10 BioArt植物
近二十年來，可移動small RNA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small RNAs 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，來自美國普渡大學與青島農業大學的研究團隊在Nature Plants發表了題為Unidirectional movement of small RNAs from shoots to roots in interspecific heterografts 的研究論文，首次報導了豆類作物small RNAs單向運輸的現象。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」評論文章，並提到small RNA才是真正的遠程「傳令兵」，而不是mRNA。該研究利用大豆與菜豆異源及自嫁接植株作為實驗材料，通過small RNA-seq分析發現，移動的small RNAs 表現為由莖端到根部的單向運輸；多數small RNA 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small RNAs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，ONT RNA-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small RNAs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

https://www.nature.com/articles/s41477-020-00829-2https://www.nature.com/articles/s41477-020-00836-3

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