夏瑞课题组揭示24-nt phasiRNA通路在被子植物中广泛存在
近日，华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、农业部华南地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室夏瑞教授课题组与美国唐纳德.丹佛斯植物科学中心Dr. Blake Meyers团队合作，在国际知名学术杂志《自然通讯》（Nature Communications，五年累计影响因子：13.691）发表题为“24-nt reproductive phasiRNAs are broadly present in angiosperms”的研究论文（文章链网址为https://www.nature.com/articles/s41467-019-08543-0）。该研究通过大范围基因组数据和小RNA数据分析，发现原以为只在单子叶中存在、特异在生殖器官中表达的24-nt phasiRNAs在双子植物中也是广泛存在的，而且产生机理和时空表达模式与单子叶中的类似。这一研究结果扩展了我们对于phasiRNA的认识，进一步证实其分布的广泛性和功能的重要性（图2）。
植物Small RNA（sRNA）是指植物细胞内长度为20~24nt的小片段RNA，其广泛参与植物的生长、发育和生殖等过程。植物中sRNA的主要成员有siRNA（小的干扰RNA）和micro RNA（miRNA），而phased siRNA（相位siRNA，即phasiRNA）是siRNA中重要的一类，与植物生长发育或抗病等密切相关（图1）。
图一
夏瑞课题组首先通过分析荔枝的小RNA数据，证实：（1）荔枝中也存在miR2275的基因位点，且miR2275也可以靶向多个非编码基因，诱导产生丰富的24-nt phasiRNA。（2） miR2275和phasiRNA均在花组织中特异高表达，与单子叶植物中miR2275的表达模式相似。（3）荔枝中miR2275和24-nt phasiRNA均明显表现出减数分裂时期的特异高表达，随后快速下降。这表明，从时间序列来看，在荔枝与玉米中，这一通路保守地表达在减数分裂时期。（4）miR2275-24nt phasiRNAs通路在其它四个双子叶植物（葡萄、草莓、甜橙和棉花）中也存在。
进而，对209个植物基因组序列进行了分析发现， miR2275广泛分布于双子叶植物中，但在某些分支中出现了丢失，如十字花科、茄科和豆科等。这一动态存在特性表明该通路生物功能的重要性，但似乎又暗示其在某些情况下具有可替换性。
另外，研究在茄科植物中鉴定出模式较好的24-nt的phasiRNA，这些24-PHAS位点没有miR2275位点，但具有新的特征，即存在12nt的相位切割模式。
综上，miR2275-24nt phasiRNAs在被子植物中广泛存在，说明其具有重要生物学功能。部分双子叶物种中miR2275的缺失，说明这一通路在部分物种中可能并非必需。或者在某些物种中存在替代机制来产生必需的24-nt phasiRNAs。总的来说，正如哺乳动物中减数分裂期特异表达的piRNAs，植物中减数分裂时期特异表达的phasiRNAs相关机制与功能仍然模糊。作者相信，更多的后续研究将会为我们带来更为清晰的答案。
本项目得到国家重点研发基金、青年千人项目、国家自然科学基金及广东省教育厅的创新团队项目的支持，夏瑞教授作为第一作者兼并列通讯作者，课题组博士生陈程杰、马武强分别为第二、第三作者，李建国教授也参与本项研究工作，为研究的顺利开展提供大量支持。（文／图 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室 杨春晓 ）
（责任编辑：蒙丽）