著名學者朱健康最新PNAS文章：利用STTM技術解析miRNA功能

　　來自中科院植物逆境生物學研究中心的研究人員發表了題為Short tandem target mimic rice lines uncover functions of miRNAs in regulating important agronomic traits”的文章，利用STTM技術大規模沉默水稻miRNA，并發現了多種miRNA的新功能，為進一步深化miRNA功能研究和水稻遺傳改良提供了有效資源。

　　這一研究成果公布在5月1日的《美國國家科學院院刊》（PNAS）雜志上，文章的通訊作者是朱健康教授，朱教授致力于植物抗逆境研究，他曾表示植物抗逆境的遺傳機理是一個很有意思的科學問題，雖然許多科學家已進行了研究，但植物抗逆的表觀遺傳問題還沒有弄清楚。逆境植物的研究前景很廣，可以解決許多困擾人類發展的問題。例如，若把抗鹽植物的抗鹽基因找出來，弄清楚其抗鹽機理，再將這些機制轉入其他植物，那么中國的許多鹽堿地就會成為寶地。

　　MicroRNA (miRNA)是一類在生物體內普遍存在的非編碼、長度約 21個核苷酸的小分子RNA，它在調控植物的器官發育、信號轉導和響應逆境脅迫過程中起著重要作用。由于miRNA基因較小，且大多數miRNA家族都有多個成員組成，具有遺傳冗余性，所以很難通過傳統的基因功能缺失突變體的方式來研究miRNA的功能。

　　目前對miRNA的研究主要通過過量表達miRNA或過量表達miRNA抗性靶基因（miRNA-resistant）。但miRNA一般調控多個靶基因，這些方法只能部分反應miRNA的功能。 近來發明的靶標模擬技術，例如靶標模擬（target mimic，TM）和短串聯靶標模擬（short tandem targets mimic，STTM），可以有效的阻礙內源miRNA的活性，這使得從基因組水平大規模研究miRNA功能成為可能。

　　在這篇文章中，研究人員利用STTM技術降低了35個水稻重要miRNA家族的表達水平，發現了水稻許多miRNA調控農藝性狀的新功能，同時驗證了miRNA也可以作為作物改良的重要靶標。

　　在STTM-miRNA水稻株系中，研究人員發現miRNA參與調控了水稻株高、分蘗數、穗粒數等眾多重要的農藝性狀，且這種受調控的表型可在連續5代中穩定遺傳。通過這種方法，他們發現了多數miRNA具有一些重要的新功能，比如miR172具有影響莖的發育和穗的密度、miR156具有影響根發育的新功能。同時，通過對miRNA的遺傳調控，證明了miRNA可以作為作物改良的重要靶標。比如通過調控miRNA398的表達水平，可以提高水稻的穗長，穗粒數和穗長等，進而提高水稻的產量。

　　這項研究不但擴展了我們對水稻中miRNA功能的認識，也為進一步研究水稻miRNA功能和水稻品種改良提供了寶貴的資源；而且水稻中miRNA的功能也能很好的擴展到其它重要農作物中。