国家植物园科研人员揭示调控玉米雄穗发育关键因子phasirna产生的新机制 | 学术前沿 -凯发备用app

植物phasirna是一类具有相位分布的次级小rna，在玉米雄穗发育过程中具有重要作用，其产生途径中关键基因的突变均影响花药的正常发育。近期研究表明，24-nt phasirna前体（24-phas）在玉米幼嫩雄穗中分离的膜结合多聚核糖体上富集，但核糖体的结合模式及其在24-nt phasirna产生途径中的作用仍不清楚。

核糖体结合在24-nt phasirna产生途径中的作用模式

国家植物园（南园）张梅研究组近期对玉米雄穗9个关键发育阶段的花药和成熟花粉的核糖体图谱进行分析，发现24-phas上广泛存在核糖体结合，并且核糖体结合水平与24-phas表达动态相对应。在不同的玉米自交系中，核糖体与24-phas的结合是保守的，核糖体结合倾向于发生在mir2275剪切位点的上游。为了探索核糖体结合的功能，研究人员首先鉴定了这些核糖体结合区域的短开放阅读框（short open reading frames，sorfs），分析了这些sorfs翻译成蛋白质的可能性，发现大部分sorfs表现出类似蛋白质编码基因orf的3-nt周期性特征，但质谱分析却未检测到对应的小肽。接着，研究人员对24phas_no296位点的整个核糖体结合区域进行了敲除，发现no296突变体中核糖体不再与24phas_no296前体结合，24-nt phasirna丰度显著下降，说明核糖体结合促进了phasirna的产生。科研人员进一步通过编辑核糖体结合区域的sorf，使其形成新的sorf，发现核糖体结合仍然存在，并且该位点24-nt phasirnas的产生没有明显变化。这些结果表明，sorfs可能是通过促进核糖体与24-phas前体的结合，而非其翻译的小肽，促进减数分裂期24-nt phasirna的大量产生。

该研究成果于近日在线发表于国际学术期刊plant cell，国家植物园（南园）助理研究员韩英佳、博士研究生姜思奇和沈阳农业大学讲师董小妹为该论文的第一作者，张梅研究员为通讯作者。南京农业大学李盛本教授、河南农业大学吴刘记教授、斯坦福大学virginia walbot教授和加利福尼亚大学戴维斯分校blake c. meyers教授等也参与了该项研究工作。研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等项目的资助。

植物发育与环境适应的分子调控研究组

组长：张梅研究员

邮箱：mei.zhang@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

以玉米为主要研究材料，开展生殖器官发育和高温胁迫相关的分子机理研究。(1) 关键耐热基因挖掘及分子机制解析；(2) 玉米雄穗发育的分子机理解析；(3) 分子设计育种。

编辑 | 韩艺

审核 | 梁鹏鸿