非编码小分子RNA JcmiR172调控能源植物小桐子的营养生长和生殖生长

       植物microRNA (miRNA) 是一类长约20~25 个核苷酸组成的单链非编码小分子RNA,可通过与靶基因的转录产物结合,诱导靶基因mRNA 被剪切或抑制其蛋白质翻译导致靶基因沉默,可在转录后水平调控植物的生长发育和对环境的响应以及与其它生物的相互作用。在拟南芥等模式植物中已经发现了包括年龄途径在内的五条调控开花的路径。miRNA172是调控植物开花的年龄途径中的关键因子,主要调控植物从营养生长向生殖生长的转变;但是miRNA172在多年生木本植物中的功能缺乏系统的解析。 

  版纳植物园能源植物分子育种研究组的助理研究员唐明勇博士及其合作者在徐增富研究员的指导下,对多年生木本油料能源植物小桐子中的小分子RNA miRNA172 (JcmiR172a)的功能进行了系统分析。研究结果显示超量表JcmiR172a的拟南芥和小桐子营养生长期明显缩短,出现早花现象;同时它们的花器官均有明显的缺失,JcmiR172a转基因拟南芥中主要是花萼和花瓣缺失,而转基因小桐子的每轮花器官均有缺失。进一步的分析发现转基因小桐子花序分生组织决定基因JcSOC1 和 JcSEP2的表达量大幅上升,但花器官发育相关基因JcAP2, JcAP3, JcAG, JcSEP1 和 JcSEP3的表达量显著降低。转基因小桐子的果实变长,种子发育不正常,表现为部分种子败育,成熟种子变大,但种子重量和含油率均降低。特别值得关注的发现是超量表达JcmiR172a的小桐子木质部明显加厚,但是细胞体积变小,细胞密度增大,表明JcmiR172 通过增加木质部的细胞数量增大木质部的厚度。同时发现转基因小桐子的木质素和纤维素生物合成相关基因JcCAD6, JcCCoAOMT, JcCesA1, JcCesA3, JcCesA4, JcCesA7和JcCesA8的表达量明显上升。该研究报道的JcmiR172促进小桐子木质部发育是植物小分子RNA miR172的新功能,值得进一步的研究探讨。 

  上述研究结果以miR172 Regulates both Vegetative and Reproductive Development in the Perennial Woody Plant Jatropha curcas 为题,在线发表于国际植物科学期刊Plant and Cell Physiology

超量表达JcmiR172的转基因小桐子叶裂消失、木质部变厚、韧皮部和髓减少

 

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