學術進展

我校林木分子育種團隊在miRNA形成與遺傳調控領域取得新進展

[发布日期:2018-07-06 点击数: ]


MicroRNAmiRNA)是生物體內長度約20-25個核苷酸的小RNA,在生長、發育與抗逆性形成中發揮了關鍵的遺傳調控作用揭示miRNA形成等位變異模式與遺傳調控機制,回答miRNA從哪裏來?到哪裏去?如何發揮作用?等一系列科學問題是林木遺傳改良與分子育種的基礎,對于提高木材産量、改良木材品質具有重要意義但,先前在人類遺傳學或植物學研究中,僅對參與miRNA加工过程的個别成员进行了遗传變異检测,而对miRNA生物形成通路上所有基因的等位變異,及如何由此引起的miRNA表達模式改變,進而影響其與靶基因的遺傳互作,尚未系統開展。

爲此,張德強教授團隊依托國家重點研發計劃課題(No. 2016YFD0600102)與國家自然科學基金項目(No. 31670333),首次系統開展miRNA加工途徑基因(miRNA biogenesis genes, miRBGs)與下遊靶基因等位位點miRBGs-miRNA-靶基因)的功能調控及互作機制研究研究成果近期在線發表于生物學TOP刊《New Phytologist》(IF7.433,生物學一区),引起國際同行廣泛關注。

研究以模式樹種毛白楊爲材料利用RNA-seq技術與生物信息學方法,確定了在次生維管組織差異表達80miRBGs152miRNAs457個靶基因利用群體重測序技術分別檢測到11,400miRBGs)、5,860MIRNAs)和20,916個(靶基因)SNP位點。研究顯示每一miRBG SNP的等位變異會導致多數miRNAs表達量發生顯著變化

結合群體遺傳學與關聯遺傳策略,檢測到與林木生長及木材品質性狀顯著關聯的324SNP位點,每一位點可解釋表型變異的1.46%-14.09%對與木質素顯著關聯的miRBGMIRNA和靶基因進行不同基因型表達模式分析,顯示miRBGSNPs能夠改變miRBG-miRNA以及miRNA-靶基因的表達相關性,表明miRBG變異可通过影响miRNA表達豐度進而調控下遊靶基因的表達表型性狀发生遗传變異的根本决定因子,以此构建了影响林木生长与木材品质變異的miRBG–miRNA–target上位性互作網絡,为林木生长与木材品质性狀分子育种提供了理论指导与技术支持。

该文章的第一作者是生物學院在读博士生陈蓓蓓,张德强教授为通讯作者,团队成员陈金辉、杜庆章、周大淩等參與了該研究的具體實驗工作。

附論文題目: Genetic variants in microRNA biogenesis genes as novel indicators for secondary growth in Populus.

論文鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.15262.

(生物學院、高精尖中心)