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林木分子育种团队在miRNA形成与遗传调控领域取得

  MicroRNA(miRNA)是生物体内长度约20-25个核苷酸的小RNA,在生长、发育与抗逆性形成中发挥了关键的遗传调控作用。揭示miRNA形成、等位变异模式与遗传调控机制,回答“miRNA从哪里来?到哪里去?如何发挥作用?”等一系列科学问题,是林木遗传改良与分子育种的基础,对于提高木材产量、改良木材品质具有重要意义。但,先前在人类遗传学或植物学研究中,仅对参与miRNA加工过程的个别成员进行了遗传变异检测,而对miRNA生物形成通路上所有基因的等位变异,及如何由此引起的miRNA表达模式改变,进而影响其与靶基因的遗传互作,尚未系统开展。

  为此,张德强教授团队依托国家重点研发计划课题(No. 2016YFD0600102)与国家自然科学基金项目(No. 31670333),首次系统开展了miRNA加工途径基因(miRNA biogenesis genes, miRBGs)与下游靶基因等位位点(miRBGs-miRNA-靶基因)的功能调控及互作机制研究,研究成果近期在线发表于生物学TOP期刊《New Phytologist》(IF:7.433,生物学一区),引起国际同行广泛关注。

  研究以模式树种毛白杨为材料,利用RNA-seq技术与生物信息学方法,确定了在次生维管组织差异表达的80个miRBGs,152个miRNAs和457个靶基因;利用群体重测序技术分别检测到11,400(miRBGs)、5,860(MIRNAs)和20,916个(靶基因)SNP位点。研究显示每一miRBG SNP的等位变异均会导致多数miRNAs表达量发生显着变化。

  结合群体遗传学与关联遗传学策略,检测到与林木生长及木材品质性状显着关联的324个SNP位点,每一位点可解释表型变异的1.46%-14.09%。对与木质素显着关联的miRBG、MIRNA和靶基因进行不同基因型表达模式分析,显示miRBG内SNPs能够改变miRBG-miRNA以及miRNA-靶基因的表达相关性,表明miRBG变异可通过影响miRNA表达丰度进而调控下游靶基因的表达,是表型性状发生遗传变异的根本决定因子,以此构建了影响林木生长与木材品质变异的miRBG–miRNA–target上位性互作网络,为林木生长与木材品质性状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学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、周大凌等参与了该研究的具体实验工作。

  附论文题目: Genetic variants in microRNA biogenesis genes as novel indicators for secondary growth in Populus .

  论文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.15262.

  (文章来源:北京林业大学绿色新闻网)

[责任编辑:战钊]

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