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陈明生研究组揭示phasiRNA的进化机制及作用特点
发布时间:2020-11-17 15:53:05

植物phasiRNA (phased, secondary, small interfering RNA)是由一些22nt miRNA诱导,依赖RDR6,最终由特定DCL蛋白对双链RNA连续切割形成具有相位分布的次级小RNA。禾本科植物生殖发育阶段的花药中大量表达21nt 和24nt的phasiRNA,分别由miR2118和miR2275诱导。phasiRNA合成通路关键基因的突变均影响水稻花粉育性,与两系法杂交水稻密切相关的光敏不育位点pms1和pms3近来也发现是phasiRNA的产生位点,说明这些小RNA在水稻生殖发育过程中具有重要作用。然而,这些phasiRNA的作用方式,靶位点以及产生位点的进化规律并不清楚。 

中国科学院遗传与发育生物学研究所陈明生研究组多年从事稻属的比较基因组学研究。近来,通过比较分析五个代表性稻属物种中的phasiRNA位点(PHAS),并结合高通量的小RNA和降解组测序分析,发现了大量新的PHAS位点,其中大部分来自非编码的基因间区。该研究指出局部区域的串联重复是PHAS位点在基因组中扩张的主要方式,并造成其成簇分布;PHAS位点的序列在物种间快速分化,序列不保守,仅在miR2118或miR2275的识别位点受到强的选择,PHAS的分布位置在近缘物种间相对保守。此外,具有5'尿苷(U)的21nt-phasiRNA倾向于在PHAS前体处介导顺式切割,而且这些切割位点在近缘物种中也发生了显著变化。miR2118可以在其自身的天然反义转录本中诱导产生phasiRNA,并且产生的这部分phasiRNA具有反向调节miR2118前体的潜在作用。根据以上结果,研究推测这些生殖相关phasiRNA的起始合成过程相对保守,而phasiRNA产物则在物种间迅速分化,缺乏保守的作用位点,phasiRNA的产生过程受多种反馈调节机制的交互作用。 

该研究在线发表于New Phytologist杂志(DOI:10.1111/nph.17035)。陈明生研究组已毕业博士田鹏为文章第一作者。陈明生研究员和美国唐纳德丹弗斯植物科学中心Blake C. Meyers教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金以及植物基因组学国家重点实验室的资助。 


图:(A) PHAS序列在物种间快速分化,位置相对保守。(B) miR2118在其天然反义转录本诱导产生phasiRNA。




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