近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院生物所與信息中心聯(lián)合在Frontiers in Plant Science期刊（影響因子5.753/Q1）發(fā)表了題為“Comprehensive Annotation forbid Functional Exploration of MicroRNAs in Lettuce”的文章。

 

　　植物miRNA是一類在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達(dá)的因子，在植物生長發(fā)育、響應(yīng)環(huán)境應(yīng)答等方面具有重要的作用。在作物中，很多重要農(nóng)藝性狀的形成與miRNA有關(guān)。多組學(xué)數(shù)據(jù)的豐富積累使得構(gòu)建以miRNA為核心的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)成為了可能，然而在重要的葉用蔬菜-生菜-中，相關(guān)的研究還是空白。

 

　　該研究在前期解析生菜基因組的基礎(chǔ)上，通過對生菜不同組織小RNA深度測序，鑒定到67個家族的157個高置信度的miRNA。通過預(yù)測軟件和降解組測序分析結(jié)果，綜合鑒定了3,629個miRNA靶基因，并利用RNA-seq的方法建立了這些靶基因的表達(dá)譜。更進(jìn)一步，利用生物信息學(xué)的手段，探索了調(diào)控miRNA的上游轉(zhuǎn)錄因子。整合這些數(shù)據(jù)構(gòu)建了以miRNA為核心，結(jié)合上游轉(zhuǎn)錄因子和下游調(diào)控基因三層在內(nèi)的基因調(diào)控和表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)以前饋環(huán)路（Feed-Forward Loop）為基準(zhǔn)單元，極大豐富了原有對miRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)了很多已知調(diào)控模塊之間的新聯(lián)系和未知的調(diào)控模塊。

 

　　為了進(jìn)一步驗證這些新發(fā)現(xiàn)調(diào)控模塊的功能，該工作驗證了生菜miR408（Lsa-miR408）與其三個靶向銅離子相關(guān)蛋白基因（LsaBBP，LsaBCP, LsaPAA2）的調(diào)控關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過量表達(dá)Lsa-miR408的生菜中，上述三個靶基因的表達(dá)量均顯著下降。同時，過量表達(dá)植株表現(xiàn)出葉柄長度、生物量和種子大小均顯著增加的表型，揭示了Lsa-miR408具有增加生菜鮮重和種子大小的功能。

 

　　這項工作為生菜miRNA功能和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究奠定了堅實基礎(chǔ)，也為生菜育種提供了新思路。我院生物所職工鄧楊、博士后秦亞娟和我院信息中心杜建軍為本文共同第一作者，我院生物所楊效曾研究員和我院信息中心郭新宇研究員為共同通訊作者，論文的第一通訊單位為北京市農(nóng)林科學(xué)院。該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項目和我院創(chuàng)新能力建設(shè)項目、協(xié)同創(chuàng)新中心和青年基金的資助。