植物配子體發(fā)育直接影響著作物的產(chǎn)量。減數(shù)分裂是雄配子體形成早期最關(guān)鍵的步驟之一。在減數(shù)分裂前期，有一批蛋白編碼基因的表達(dá)會迅速改變，然而它們?nèi)绾伪徽{(diào)控還是未知的。有趣的是，在水稻等作物中，有一類特殊的小分子非編碼RNA phasiRNA在減數(shù)分裂前期短暫且大量地表達(dá)，但它們存在的意義還不清楚。
近日，我校生命科學(xué)學(xué)院陳月琴教授/張玉嬋副教授課題組通過結(jié)合多組學(xué)分析以及一系列突變體功能分析實(shí)驗(yàn)，解析了這一類生殖期phasiRNA在調(diào)控減數(shù)分裂前期基因表達(dá)變化中的重要功能及調(diào)控特性。該研究發(fā)現(xiàn)生殖期phasiRNA通過“group work”的方式高效靶向并切割特定類群的基因（見圖1示意圖）。并且生殖期phasiRNA整體或部分缺失均會造成減數(shù)分裂的異常及花粉不育；而單一phasiRNA前體PHAS位點(diǎn)的序列突變也會造成phasiRNA靶向關(guān)系的改變以及花粉敗育。本研究揭示了生殖期phasiRNA在水稻生殖發(fā)育，特別是減數(shù)分裂中的重要作用，為未來作物育種工作提供了新的研究基礎(chǔ)和思路。
圖1. 生殖期phasiRNA調(diào)控機(jī)制示意圖
研究成果“Reproductive phasiRNAs regulate reprogramming of gene expression and meiotic progression in rice”于2020年11月27日在Nature Communications雜志在線發(fā)表。陳月琴教授和張玉嬋副教授為該論文并列通訊作者，張玉嬋和2018級博士生雷夢琦為并列第一作者。本研究受到國家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃、NSFC -廣東聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目等基金支持。
該團(tuán)隊(duì)長期致力于水稻非編碼RNA與生殖發(fā)育相關(guān)研究。值得一提的是，該課題組在今年年初還報(bào)道了另一類小分子非編碼RNA miR528在調(diào)控花粉內(nèi)壁發(fā)育中的功能，揭示了非編碼RNA在作物生殖發(fā)育中的重要作用。相關(guān)論文發(fā)表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。
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