作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/8/24 11:21:57
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miR171b协同调控水稻性状机制获揭示

 

水稻是最重要的粮食作物之一。产量、生育期和抗性是水稻生产中相互拮抗的3个关键因素。近年研究发现,一些基因能协同调控稻瘟病抗性和籽粒产量。miRNA在植物生长发育和逆境响应中具有精准调控作用,其中miR171是植物中一个保守的miRNA家族,参与植物发育及应答生物或非生物胁迫,通过下调GRAS基因家族部分成员基因的表达而发挥作用。在水稻中,miR171是否参与调控稻瘟病抗性并协调生长发育仍不清楚。

近日,四川农业大学王文明团队在《作物学报(英文版)》在线发表研究论文,揭示水稻miR171b通过SCL6-IIs基因协同调控稻瘟病抗性、产量和生育期。

miRNA是内源长度为19~24个碱基的单链RNA,可以结合到与之反向互补的DNA或RNA上,介导RNA切割以及mRNA翻译阻断等,调控靶基因的表达。因此,miRNA可以通过靶向不同的基因,很好地协调植物生长、发育和免疫。

近年研究表明,miRNA在协调水稻产量性状和抗性中发挥重要作用。过表达miR171b的转基因材料(OX171b)稻瘟病抗性提高,抗性反应增强,花期延迟。相反,抑制miR171功能的转基因材料(MIM171)抗性降低,抗性反应减弱,但花期提前。有意思的是,不管是OX171b材料还是MIM171材料,均表现结实率降低,导致产量显著降低。这些结果说明,miR171b协调了水稻抗性、产量及生育期。

对miR171b的靶基因SCL6-IIa、SCL6-IIb和SCL6-IIc的突变体进行相关分析发现,这3个靶基因的突变体均表现和OX171b相似的表型,包括稻瘟病抗性增强、产量降低和生育期延长,说明miR171b通过SCL6-II基因协调产量、生育期和抗性。

进一步对水稻全生育期叶片和穗部不同组织的miR171b累积和靶基因mRNA转录水平进行分析,发现miR171b–SCL6-IIs模块在整个生育期不同器官动态表达有利于平衡水稻生长与抗性。在营养生长阶段,叶片中miR171b的累积逐渐增加,而SCL6-II基因表达逐渐减少,从而使叶片抗性不断增强,有利于水稻生长;当水稻进入生殖生长阶段,穗部miR171b的累积逐渐降低,而SCL6-II基因表达逐渐增强,从而促进穗部发育,缩短生育期,并调控产量。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.05.004

 
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