北京林业大学在miRNA形成与遗传调控领域取得新进展

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。然而，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。

近日，北京林业大学林木分子育种团队在生物学期刊 New Phytologist 在线发表了题为Genetic variants in microRNA biogenesis genes as novel indicators for secondary growth in Populus的研究论文，报道了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模式。北京林业大学博士研究生陈蓓蓓为论文第一作者，张德强教授为论文通讯作者。



在这项研究中，研究人员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表达量发生显著变化。



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著关联的324个SNP位点，每一位点可解释表型变异的1.46%-14.09%。对与木质素显著关联的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。

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