青岛农业大学首次揭示豆类作物small RNAs单向运输现象

1月21日，从青岛农业大学获悉，国际著名期刊Nature Plants1月15日在线发表了青岛农业大学生命科学学院作物应用基因组团队与美国普渡大学合作完成的题为“Unidirectional movement of small RNAs from shoots to roots in interspecific heterografts”的研究论文，首次报道了豆类作物small RNAs单向运输的现象。同时Nature Plants刊发了澳大利亚La Trobe 大学Mathew G. Lewsey教授题为“Small RNAs shoot for the root”推介文章，揭示small RNA才是真正的远程“传令兵”，而不是mRNA。

这是青岛农业大学作物应用基因组团队近三年来第二次在Nature Plants期刊发表论文。青岛农业大学生命科学学院李帅副教授、美国普渡大学王旭彤研究员为论文第一作者；青岛农业大学硕士研究生徐文英、刘通和蔡春梅副教授，美国普渡大学博士研究生陈李洋、Chancelor B. Clark为共同作者；青岛农业大学马渐新教授为通讯作者。

青岛农业大学生命科学学院负责人介绍，该团队于2018年1月在Nature Plants发表论文Elevation of soybean seed oil content through selection for seed coat shininess，李帅为共同第一作者，马渐新为通讯作者。

马渐新介绍，近二十年来，可移动small RNA在植物生长发育过程中的调控一直是研究热点，然而迄今为止，只有少数small RNAs被发现具有移动性，并且能够作为系统性信号(systemic signaling)在目标部位调控基因的表达。近年来，嫁接实验和高通量测序技术已经应用于全基因组水平的移动mRNA鉴定，但是对于移动mRNAs的完整性及目标组织中的相对丰度还依然不够清楚。

图：可移动sRNA和mRNA运输的方向及在受体组织中的表达量

（a）miRNA移动和积累模式图；（b）可移动mRNA和sRNA在受体组织中的表达量；Gm为大豆组织、Pv为菜豆组织

李帅介绍，该研究团队利用大豆与菜豆异源及自嫁接植株作为实验材料，通过small  RNA-seq分析发现，移动的small  RNAs表现为由茎端到根部的单向运输；多数small RNA表现出不能由根部产生，但在根部高丰度积累。通过降解组测序和5’-RACE实验证明了移动的small RNAs由茎端运输到根部后，能够在后转录水平调控基因在根部的表达。另外，通过RNA-seq和ONT RNA-seq技术鉴定了数千个基因的可移动mRNAs，其中一半以上的可移动mRNAs为全长转录本。但是，该研究发现，移动到目标组织中的mRNAs仅占目标组织该总mRNAs中极少的一部分。这一现象与small RNAs的单向运输，在根部积累的现象完全不同。这些结果表明，可移动的small RNAs和mRNAs在功能和运输机制上有很大的不同。