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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

[發布日期:2018-07-06 點擊數: ]


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從哪里來?到哪里去?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,對于提高木材產量、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加工過程的個別成員進行了遺傳變異檢測,而對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。

為此,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)與下游靶基因等位位點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,生物學一區),引起國際同行廣泛關注。

研究以模式樹種毛白楊為材料,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80miRBGs,152miRNAs457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miRBG、MIRNA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變異可通過影響miRNA表達豐度進而調控下游靶基因的表達,表型性狀發生遺傳變異的根本決定因子,以此構建了影響林木生長與木材品質變異的miRBG–miRNA–target上位性互作網絡,為林木生長與木材品質性狀分子育種提供了理論指導與技術支持。

該文章的第一作者是生物學院在讀博士生陳蓓蓓,張德強教授為通訊作者,團隊成員陳金輝、杜慶章、周大凌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)

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