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我學(xué)者在植物miRNA合成調(diào)控領(lǐng)域取得重要成果
科技日報(bào)青島7月13日電（記者王建高 通訊員李勝軍 劉佳）近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所李勝軍研究組與中科院遺傳發(fā)育所李云海研究組、內(nèi)布拉斯加大學(xué)于彬?qū)嶒?yàn)室合作，利用生物化學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的手段，鑒定了SMA1調(diào)控miRNA合成的重要功能。 該研究首次揭示了SMA1基因調(diào)控miRNA合成的新功能，也將為利用生物技術(shù)的手段改善農(nóng)藝性狀提供理論基礎(chǔ)。該研究成果于2018年6月30日在線發(fā)表在Nucleic Acids Research，并獲得中科院率先行動(dòng)“百人計(jì)劃”的支持。
該研究分離了一個(gè)發(fā)生點(diǎn)突變的sma1突變體，導(dǎo)致植株矮小、花和葉片等器官變小，進(jìn)一步研究揭示SMA1在miRNA合成的多個(gè)層面發(fā)揮功能：調(diào)控RNA聚合酶II介導(dǎo)的pri-miRNA轉(zhuǎn)錄；與DCL1加工復(fù)合體互作影響pri-miRNA的加工；調(diào)控DCL1pre-mRNA內(nèi)含子的剪切，進(jìn)而影響DCL1蛋白的表達(dá)水平。SMA1基因編碼一個(gè)DEAD-box結(jié)構(gòu)域蛋白，在真核生物中高度保守。其同源基因Prp28在酵母、動(dòng)物中調(diào)控mRNA前體（pre-mRNA）內(nèi)含子的剪切。由于在植物中SMA1功能缺失導(dǎo)致胚胎致死，該基因在植物中的功能一直未見報(bào)道。
在不同的生長發(fā)育階段和受到外界生物、非生物脅迫時(shí)，生物體需要精細(xì)地調(diào)控基因的表達(dá)水平。近年來，microRNA (miRNA)在基因精細(xì)調(diào)控中的作用越來越被重視。miRNA在真核生物中普遍存在，是21-24個(gè)核苷酸的非編碼小RNA分子,通過負(fù)調(diào)控mRNA靶基因的轉(zhuǎn)錄后表達(dá)水平影響動(dòng)植物的生長發(fā)育和疾病發(fā)生等多種生物學(xué)過程。在植物中，miRNA參與調(diào)控器官的形態(tài)建成、生長發(fā)育、種子大小和生物產(chǎn)量、以及抵御外界生物（如病、蟲等）和非生物（如干旱、溫度、鹽堿、貧瘠等）脅迫。研究調(diào)控miRNA合成代謝的分子機(jī)制，對于改善農(nóng)作物以及能源植物的產(chǎn)量品質(zhì)和環(huán)境適應(yīng)性具有非常重要的生物學(xué)意義。 然而植物miRNA是如何產(chǎn)生的，以及在不同的環(huán)境條件下如何精細(xì)調(diào)控基因的表達(dá)水平并不十分清楚。近年來，調(diào)控miRNA合成的研究已成為小RNA領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，許多重要的調(diào)控因子相繼得以鑒定。miRNA首先由MIR基因利用RNA聚合酶2轉(zhuǎn)錄成pri-miRNA，然后通過DCL1復(fù)合體進(jìn)一步加工為成熟的miRNA分子，從而調(diào)控目標(biāo)基因的表達(dá)水平。
