SMA1基因調控miRNA合成改善產量品質和環境適應性

   近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所李勝軍研究組與中科院遺傳發育所李云海研究組、內布拉斯加大學于彬實驗室合作，利用生物化學、分子生物學和遺傳學的手段，鑒定了SMA1調控miRNA合成的重要功能。 該研究首次揭示了SMA1基因調控miRNA合成的新功能，也將為利用生物技術的手段改善農藝性狀提供理論基礎。該研究成果于2018年6月30日在線發表在Nucleic Acids Research，并獲得中科院率先行動“百人計劃”的支持。

圖片來源網絡　

　　該研究分離了一個發生點突變的sma1突變體，導致植株矮小、花和葉片等器官變小，進一步研究揭示SMA1在miRNA合成的多個層面發揮功能：調控RNA聚合酶II介導的pri-miRNA轉錄；與DCL1加工復合體互作影響pri-miRNA的加工；調控DCL1pre-mRNA內含子的剪切，進而影響DCL1蛋白的表達水平。SMA1基因編碼一個DEAD-box結構域蛋白，在真核生物中高度保守。其同源基因Prp28在酵母、動物中調控mRNA前體（pre-mRNA）內含子的剪切。由于在植物中SMA1功能缺失導致胚胎致死，該基因在植物中的功能一直未見報道。

基因精細調控（圖片來源網絡）

　　在不同的生長發育階段和受到外界生物、非生物脅迫時，生物體需要精細地調控基因的表達水平。近年來，microRNA (miRNA)在基因精細調控中的作用越來越被重視。miRNA在真核生物中普遍存在，是21-24個核苷酸的非編碼小RNA分子,通過負調控mRNA靶基因的轉錄后表達水平影響動植物的生長發育和疾病發生等多種生物學過程。在植物中，miRNA參與調控器官的形態建成、生長發育、種子大小和生物產量、以及抵御外界生物（如病、蟲等）和非生物（如干旱、溫度、鹽堿、貧瘠等）脅迫。研究調控miRNA合成代謝的分子機制，對于改善農作物以及能源植物的產量品質和環境適應性具有非常重要的生物學意義。 然而植物miRNA是如何產生的，以及在不同的環境條件下如何精細調控基因的表達水平并不十分清楚。近年來，調控miRNA合成的研究已成為小RNA領域的一個研究熱點，許多重要的調控因子相繼得以鑒定。miRNA首先由MIR基因利用RNA聚合酶2轉錄成pri-miRNA，然后通過DCL1復合體進一步加工為成熟的miRNA分子，從而調控目標基因的表達水平。