植物phasiRNA是一類具有相位分布的次級小RNA，在玉米雄穗發(fā)育過程中具有重要作用，其產生途徑中關鍵基因的突變均影響花藥的正常發(fā)育。近期研究表明，24-nt phasiRNA前體（24-PHAS）在玉米幼嫩雄穗中分離的膜結合多聚核糖體上富集，但核糖體的結合模式及其在24-nt phasiRNA產生途徑中的作用仍不清楚。

核糖體結合在24-nt phasiRNA產生途徑中的作用模式

國家植物園（南園）張梅研究組近期對玉米雄穗9個關鍵發(fā)育階段的花藥和成熟花粉的核糖體圖譜進行分析，發(fā)現24-PHAS上廣泛存在核糖體結合，并且核糖體結合水平與24-PHAS表達動態(tài)相對應。在不同的玉米自交系中，核糖體與24-PHAS的結合是保守的，核糖體結合傾向于發(fā)生在miR2275剪切位點的上游。為了探索核糖體結合的功能，研究人員首先鑒定了這些核糖體結合區(qū)域的短開放閱讀框（short open reading frames，sORFs），分析了這些sORFs翻譯成蛋白質的可能性，發(fā)現大部分sORFs表現出類似蛋白質編碼基因ORF的3-nt周期性特征，但質譜分析卻未檢測到對應的小肽。接著，研究人員對24PHAS_NO296位點的整個核糖體結合區(qū)域進行了敲除，發(fā)現no296突變體中核糖體不再與24PHAS_NO296前體結合，24-nt phasiRNA豐度顯著下降，說明核糖體結合促進了phasiRNA的產生?？蒲腥藛T進一步通過編輯核糖體結合區(qū)域的sORF，使其形成新的sORF，發(fā)現核糖體結合仍然存在，并且該位點24-nt phasiRNAs的產生沒有明顯變化。這些結果表明，sORFs可能是通過促進核糖體與24-PHAS前體的結合，而非其翻譯的小肽，促進減數分裂期24-nt phasiRNA的大量產生。

該研究成果于近日在線發(fā)表于國際學術期刊Plant Cell，國家植物園（南園）助理研究員韓英佳、博士研究生姜思奇和沈陽農業(yè)大學講師董小妹為該論文的第一作者，張梅研究員為通訊作者。南京農業(yè)大學李盛本教授、河南農業(yè)大學吳劉記教授、斯坦福大學Virginia Walbot教授和加利福尼亞大學戴維斯分校Blake C. Meyers教授等也參與了該項研究工作。研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金等項目的資助。

論文鏈接

植物發(fā)育與環(huán)境適應的分子調控研究組

組長：張梅研究員

郵箱：mei.zhang@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

以玉米為主要研究材料，開展生殖器官發(fā)育和高溫脅迫相關的分子機理研究。(1) 關鍵耐熱基因挖掘及分子機制解析；(2) 玉米雄穗發(fā)育的分子機理解析；(3) 分子設計育種。

編輯 | 韓藝

審核 | 梁鵬鴻