中科院遗传发育所朱立煌研究组揭示lncRNA维持水稻叶片平展性的作用机制
2018/2/9 来源:植物研究进展

 非编码RNA(noncoding RNA, ncRNA)发挥着重要而广泛的生物学功能,但迄今人们对其功能了解还十分有限。其中,长度大于200 nt的ncRNA被定义为长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)。目前,对长链非编码RNA的功能还知之甚少。相对于在人和动物中的研究,植物lncRNA研究更是处于起步阶段,迄今还只有为数不多的相关报道。叶片是植物进行光合作用的主要器官。大多数高等植物的叶片进化出扁平的形状以最大限度地提高光合能力。虽然叶片的平展对于植物至关重要,但我们尚不了解植物维持叶片平展性的分子机制。 



  中国科学院遗传与发育生物学研究所朱立煌研究组鉴定到一个影响水稻叶片平展性的长链非编码RNA基因—TWISTED LEAFTL。利用RNAi降低TL的表达量造成水稻叶片表现为螺旋扭曲。lncRNA基因TL的反义链编码一个典型的R2R3-MYB转录因子,OsMYB60。这两个基因的转录本有1091个核苷酸是互补配对的,可形成一对典型的正义-反义转录本对(sense-antisense transcript pair)。这两个基因在水稻多种组织器官均有表达,但TL的表达量始终高于OsMYB60的。在TL-RNAi转基因植株中,OsMYB60的表达量明显的上调,暗示TL可能调控其反义链MYB基因的表达。虽然两者是典型的正义-反义(sense-antisense)基因对,但目前的试验及生物信息学分析都尚未能检测到相关small RNA的存在,推测TL可能以长链RNA的形式行使其功能。研究表明长链非编码RNA TL 可通过调控反义链的OsMYB60基因的染色质组蛋白修饰水平从而调控其表达。进一步发现OsMYB60可与C2H2转录因子OsZFP7结合形成复合体,共同调控叶片的平展性。该研究阐明水稻长链非编码RNA在叶片发育中的关键作用,揭示了植物维持叶片平展性存在复杂的分子调控机制。 

    

  该研究成果已于2018年2月7日在线发表在New Phytologist杂志上。刘雪博士和李大勇博士为论文第一作者。文章的通讯作者分别是中科院遗传发育所朱立煌研究员和李大勇博士以及中科院北京基因组研究所胡松年研究员。该研究得到了国家重点研发项目、转基因专项和植物基因组学国家重点实验室的资助。 


图: 长链非编码RNA,TWISTED LEAF在维持水稻叶片平展性中的作用机制