小RNA,新兴的调节剂,对园艺性状的发展至关重要
摘要
小RNA(sRNA)最近已被公认为是各种生物中的关键遗传和表观遗传调节剂,范围从DNA修饰和组蛋白甲基化到编码或非编码RNA丰度的调节。在植物中,主要的调节性sRNA分别分类为microRNA(miRNA)和小干扰RNA(siRNA),前者主要参与转录后调控,而后者则参与转录。这些特征化的sRNA中的许多都涉及对各种生物学程序,过程和途径的调节,以响应发育路线,环境信号/压力,病原体感染和害虫侵袭。最近,在园艺植物中还广泛研究了sRNA介导的调控,揭示了许多新颖的机制,与在模型物种中研究的机制相比,它们显示出更大的机械复杂性和独特的调控特征。在这里,我们回顾了园艺植物中sRNA研究的最新进展,重点是机制方面以及它们与性状调控的相关性。鉴于已经在模型和其他植物中进行了重大且开创性的sRNA研究,我们还将讨论对这些植物正在进行的sRNA研究。由于miRNA和定相siRNA(phasiRNA)是研究最多的sRNA调节子,因此本文着重于它们的生物发生,保守性,功能,靶向基因和性状以及它们之间的机制关系,旨在,在园艺作物的研究为读者提供有助于未来sRNA的全面信息。
自2002年在拟南芥中挖掘出第一个植物小RNA(sRNA)以来,已发现许多sRNA可以协调对于植物生长,发育和胁迫响应至关重要的各种生物学过程。 PlantsRNA是一类20-24个核苷酸长的短的调控RNA。根据它们的生物基因和作用机制,sRNA可大体上分为两类,micro RNAs(miRNA)和短干扰RNA。尽管我们关于sRNA的许多知识来自模型植物,例如拟南芥,但正在进行的研究逐渐扩展到非模型系统,包括许多重要的植物—园艺植物。这些研究极大地扩展了我们对农作物中sRNA的生物发生,代谢和功能的理解。在这里,我们旨在总结这些sRNA的研究进展,以概述sRNA参与的调控网络,这些网络对于园艺植物的关键经济性状的发展至关重要。我们将重点放在miRNA和phasiRNA(一类siRNA)上,因为它们是近几十年来研究最广泛的sRNA类。
植物中sRNA研究概述
miRNA和phasiRNA的生物发生
miRNA是植物中功能最重要,研究最深入的一类sRNA,它们的生物发生是一个复杂的过程,在植物中广泛保存(图1a)。简而言之,miRNA基因(MIR)首先被RNAPOLYMERASE II(Pol II)转录,并产生5'帽和3'聚腺苷酸化的初级转录本(pri-miRNA)和一个自我互补的折返结构(图1a)。
pri-miRNA被RNaseIII 内切核糖核酸酶DICER-LIKE1(DCL1)顺序切片,产生一个悬挂于3’上两个核苷酸的miRNA/ miRNA *双链体,然后将双链体在3’末端残基通过HUA ENHANCER1(HEN1)在2-O甲基化并且通过HASTY(HST)从细胞核转运到细胞质。在细胞质中,双链体与迅速降解的miRNA *分离,成熟的miRNA掺入ARGONAUTE 1(AGO1)蛋白中,形成活性的RNA诱导的沉默复合物(RISC)。之后,miRNA需要几乎完美的互补序列,通过另一个转录物裂解或翻译抑制调节其靶基因(图1a)
定相siRNA(phasiRNAs)是一类特殊的siRNA,迄今为止,只在植物中发现。它的生物发生依赖于sRNA(主要是miRNA)介导的切割。据报道,到目前为止,根据靶基因上sRNA靶位点的数目,有两种phasiRNA生物发生方式,一次击中和两次击中。在一次击中模式下,一个22个核苷酸(nt)的miRNA裂解,在单个位点,它的靶转录本裂解为两个片段。RNA依赖的RNA聚合酶6(RDR6)将靶位点下游的裂解片段转化为双链RNA(dsRNA)并且这个dsRNA 被Dicer蛋白(DCL4或DCL5 ingrasses)从头到尾连续地从5'到3'切割,产生了数十个一定长度的phasiRNA(DCL4切为21-nt长,DCL5切为24-nt长)。在两次击中模式中,一个靶转录本具有两个靶位点,如在TAS3基因中代表的,它们具有miR390的两个靶位点而且通常仅将3’末端靶位点切成薄片。相比之下,一次击中模式,将miR390 3'靶位点上游的片段复制到dsRNA中并且通过DCL4从3’到5’变成21-nt的phasiRNA。这些phasiRNA可以像miRNA调节他们的反式(tasiRNA)或顺式(casiRNA)的靶基因一样起作用。
主要的miRNA途径
通常,植物miRNA分为保守的miRNA(存在于被子植物中),保守性较低的miRNA(存在于植物谱系或植物群中),和特定物种的miRNA(存在于单个物种中)。许多miRNA家族高度保守然而大多数是血系限制或者特定物种。在这里,我们选择了32个miRNA家族来说明其保守性,包括植物中所有高度保守的家族以及几个具有园艺重要性的家族。
据估计,保守的miRNA由约20个miRNA家族组成都具有独特的进化路线。其中有九种似乎是从陆地植物起源的(胚芽植物,图2),除了在地蒿(Marchantia polymorpha)中缺失的miR390和miR395家族和在地草和苔藓中(Phycomitrella paten),其余12个科来自种子植物(种子植物,图2),
但裸子植物(Picea abies)中未发现miR827。其中有九种似乎是从陆地植物起源的(胚芽植物,图2),除了在地蒿(Marchantia polymorpha)中缺失的miR390和miR395家族和在地草和苔藓中(Phycomitrella paten),其余12个科来自种子植物(精子植物,图2),但裸子植物(Picea abies)中未发现miR827。我们还发现,种子植物中广泛存在三个miRNA家族,包括miR828,miR482 / 2118和miR535,但在少数谱系或物种中缺失,在稻科植物中没有miR828且在木瓜中没有miR482 / 2118证明了(番木瓜)和黄瓜(Cucumis sativus)。因此,miR828,miR482 /2118和miR535也应被视为保守的miRNA家族。我们列出的其他八个miRNA似乎是血系限制的。例如,miR1432和miR528在单子叶植物中受到限制,而miR403对双子叶植物具有特异性(图2)。
值得注意的是在蔷薇科植物中miR529丢失了,但几乎存在于所有古代植物中,包括地艾和苔藓(图2)。
一般而言,保守的miRNA在广泛的植物中共享相同的靶基因,而保守性较低的miRNA显示出物种或谱系特异性的靶基因(表1)。
高度保守的miRNA通常在调节植物生长和发育中发挥关键作用。例如,保守的miR156家族参与发育时间的调控或通过下调SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE(SPL)从营养到生殖的过渡。相反,谱系特异性miRNA可能对某些植物或群体具有特定的功能。代表性的例子之一是miR528,它是单子叶植物特异性的,并参与了水稻中对病毒感染的防御。同样,仅在无患子目及其近亲中鉴定到了miR3954,它可以触发phasiRNA的生物发生,并可能通过靶向NAC基因来调节花的程序编排。
主要的phasiRNA途径
除miRNA外,近年来,phasiRNA在植物中被广泛使用,一些phasiRNA通路得到高度保存,也具有高度保存的miRNA。PhasiRNA可同时由长非编码基因和蛋白质编码基因(PHAS基因)产生。在拟南芥中,鉴定出的最先产生phasiRNA (因为phasiRNA的相反功能而被称为TAS基因)的几个基因全是非编码基因。包括TAS1-4基因,TAS1-2及其触发miRNA(miR173)对拟南芥具有特异性。 miR390靶向的TAS3产生了几种靶向AUXIN响应因子(ARF)基因的tasiRNA。该miR390-TAS3-ARF在几乎所有陆地植物中都普遍保存。 miR390-TAS3-ARF途径是生长素信号传导中不可或缺的调节成分,在调节植物生长和发育(包括叶片形态,侧根生长和发育时机)中起关键作用。 miR828可将禾本科中可能不存在的TAS4基因靶向,并产生靶向MYB基因的tasiRNA,后者与花色苷的生物合成有关。随着在非模型植物中sRNA研究的发展,越来越多的蛋白质编码基因也被报道会产生大量的phasiRNA,包括编码核苷结合富亮氨酸重复蛋白(NB-LRR),五肽重复蛋白(PPR),和MYB转录因子(MYB),NAC转录因子(NAC),Ca2 + ATPase,F盒含蛋白(FBX)这些途径中的许多途径广泛存在于植物中。例如,miR482/ 2118主要针对NB-LRR(或禾本科中的非编码转录本)并触发几乎所有种子植物中的phasiRNA产生。并且在被子植物中普遍观察到PPR基因产生的phasiRNA。
园艺植物中的小RNA研究
为了概述植物(特别是园艺植物)中sRNA的研究范围,我们总结了每个植物科中拥有sRNA深度测序数据集的每个植物科中的物种数量,这些数据存储在公共存储库NCBI-SRA(国家生物技术信息中心,顺序读取存档,https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra)。通常,大多数sRNA研究(已保存sRNA数据集)都集中在重要的经济作物上,如图3所示。除草类(即禾本科)外,茄科是研究最多的sRNA种类最多的植物科。它包含的物种包括番茄,胡椒和土豆。以下是包含11种植物的豆科,其中包括大豆,紫花苜蓿和鹰嘴豆。蔷薇科,十字花科和兰科分别有八种已被发现的sRNA种群,而藜科,锦葵科,芸香科和水杨科各有五种已报告了sRNA数据集(图3)。
对于仅有的几个具有园艺意义的植物,它们的sRNA种类相对较为完整,包括蔬菜(番茄,马铃薯和黄瓜),水果(葡萄,柑橘,苹果,桃和草莓)和观赏植物(矮牵牛和兰花)。对于果树和观赏植物,研究人员将其sRNA研究重点放在与开花时间,果实颜色模式和果实大小有关的过程中。相反,对于蔬菜,研究主要关注对与植物生长状况直接相关的非生物或生物胁迫的抗性。在这里,我们讨论了几种miRNA / phasiRNA介导的与园艺性状表现直接相关的途径。
保守的miRNA或phasiRNA途径及其对园艺性状的调控
在植物中,保守的miRNA通常在植物生长和发育中发挥基本的调控作用。对于园艺植物,叶(蔬菜),花(观赏植物)和果树(果树)通常是收获的最终产品。因此,如图4所示,我们以模型植物拟南芥中报道的miRNA的主要生物学功能和其他一些经过充分研究的植物为基础,将miRNA途径分为叶片发育,花发育和果实发育三个主要类别。此外,我们还增加了抗病性类别,因为它是园艺植物健康性状发展必不可少的部分。
miR390,miR319和miR396分别通过调节靶基因TAS3-ARF,TCP和GRF参与叶片发育,包括形态发生,生长极性。更多的miRNA与花和果实的发育有关。例如,miR165 / 166,miR172和miR319对于花器官发育至关重要,而miR156,miR159,miR172,miR393和许多其他花蕾参与开花时间调节过程(图4)。
在果实发育中,许多保守的miRNA,包括miR160,miR167,miR172,miR390,miR393,miR828,miR858,参与了果实发育的不同部分,例如果实的起始,果实大小的形成,果实的着色,果实的成熟等。(图4)。关于抗病性,miR482 / 2118超级家族通过靶向大量NB-LRR抗性基因发挥着至关重要的作用,这些基因是植物中效应触发的免疫力的关键组成部分。在这些涉及园艺性状发展的重要的miRNA调控途径中,许多途径与次级phasiRNA(或tasiRNA)的产生整合在一起,它们被认为可以增强或扩大靶基因的下游沉默效果,例如miR390-TAS3- ARF,miR393-TIR1 / AFB2,miR828-MYB和miR482 / 2118-NBLRR。
一些miRNA途径具有广泛的功能,在一些生物学过程中扮演多个角色,这些过程虽然不同但相互联系。例如,miR390-TAS3-ARF是重要植物激素生长素信号传导途径中的关键调节回路,因此该途径对于所有叶,花和果实的发育都很重要。 miR172不仅调节花器官的测定,还有助于果实大小的形成。因此,miRNA介导的调控是复杂且相互联系的。它们可能与多种过程有关,这些过程对发展多种性状很重要。在下面的讨论中,我们描述了一些主要的miRNA / phasiRNA参与的途径,这些途径已在园艺植物中进行了比较充分的研究,以证明其功能重要性。
miRNAs相变
MiR172在植物中保留,在植物发育中起着至关重要的作用。研究表明,miR172通过抑制翻译或启动目标mRNA的降解来抑制APETALA2(AP2)或AP2样基因的表达水平。 MiR172对于许多植物的花期过渡非常重要,包括番茄,苹果等。 MiR172与miR156合作,参与了植物从青年期到成年的相变调控。这两个miRNA在开花诱导中起拮抗作用。高水平的miR156延长了幼年期并延迟了开花,而miR172的积累则导致了早期开花。在拟南芥中,miR156在幼苗中高度丰富,并且随着相变而降低,而miR172具有相反的表达模式,因为miR156通过其靶向的SPL9和SPL10基因抑制MIR172b基因的表达(图5a)。
另一组以miR156为靶标的SPL基因(SPL3 / 4/5)促进花分生组织同一性转变,从而诱导开花(图5a)。这种由miR156,miR172及其靶基因组成的复杂调控级联,在一年生和多年生植物中均得以保留,并且miR156和miR172与木本植物的幼年和成年期密切相关。 miR156在转基因加拿大杨树中的过表达降低了miR156靶向的SPL基因和miR172的表达,并显著延长了幼年期。另一方面,一旦进入成年阶段,多年生果树通常每年开花一次。它始终需要营养生长与繁殖之间的平衡,才能实现每年的稳定开花。 miR156和miR172是否在果树的每年发育周期中以类似的方式调节花期,需要进一步研究。
除miR156和miR172外,还有许多其他miRNA参与植物开花时间的控制,如模型植物拟南芥中所述(参见参考资料)。由于其中大多数尚未在园艺植物中进行研究,因此它们的功能或调控途径是否相似或其功能的保守性仍然难以捉摸。
miRNAs-果实发育
miR172水果大小 除了在相变中起关键作用外,miR172在水果生长过程中也做出了巨大贡献。它的靶基因AP2是水果成熟的负调控因子,有证据表明,SlaP2a的最低会导致番茄中的橙色,水果的开裂和凹凸不平的表面。此外,最近的研究发现,miR172-AP2途径会影响不同种类的果实大小,具体取决于果实类型(图5a)。在拟南芥中,果实(长角果)取自心皮组织,其增长受到AP2的负面调节。 MiR172抑制了AP2的表达,从而限制了细胞的分裂和扩增,因此miR172在拟南芥中的过表达产生了更大的角果。相比之下,苹果果实主要来自花萼组织贡献最多的隐花花序,它受到AP2的正调控,miR172的过度积累导致AP2的沉默,进而导致果实大小和重量显着减小(图5b)。此外,当miR172过表达时,发现番茄作为果肉来源的卵巢,会发育出单性结实的无核果实,且果实尺寸较小。因此,微调miR172的表达可能是产生理想大小的果实的好策略。但是miR172在花发育过程中起着重要的作用,在不影响开花时间和花器官发育的情况下,仅在果实中调控miR172的表达可能会非常复杂。
miR828 / miR858-水果着色 如上所述,miR828靶向TAS4以生成调节MYB基因的tasiRNA(图5c)。 此外,miR828和miR858通过直接靶向编码MYB蛋白保守R3结构域的区域共同协同调节大量MYB基因,miR828触发了靶向MYB基因产生次级phasiRNA,从而增强了其沉默效果(图5c)。这些被调控的MYBs大部分属于R2R3类,是MYB-bHLH-WD40蛋白复合物的主要成分,与多种生物过程相关,尤其是植物主要色素之一花青素的生物合成。在拟南芥中,miR828的过表达通过抑制编码MYB转录因子的基因减少花青素的积累。在番茄中,miR858在花青素生物合成中发挥负调控作用,miR858的阻滞通过调节SlMYB7和SlMYB4861的表达导致花青素积累增加,而另一篇报道表明miR858a抑制了拟南芥幼苗中MYBL2的翻译,是花青素生物合成的正调控因子。然而,在蔷薇科植物中,对果实色素起核心作用的苹果MYB10及其近种同源物种对miR828和miR858并没有很好的靶点,这说明这两种miRNA可能在花青素的生物合成中起着多功能或间接的作用。由于针对MYB基因的miR828 / miR858的这一途径位于裸子植物中,因此该途径如何花青素生物合成进化后的研究很有趣。可以想象的是,随着MYB基因的扩展,miR8282 / miR858途径进化为具有更广泛的功能,其在纤维发育和囊肿线虫寄生虫中的作用证明了这一点。
miR397 / miR399-果实品质 植物漆酶(很大的氧化酶家族)参与木质素聚合。 最近发现,miR397通过抑制漆酶基因的表达来调节梨果实的果实细胞木质化。在PbrMIR397基因启动子中发现一个单核苷酸多态性(SNP)与水果木质素的低水平有关。该SNP可作为木质素含量低的梨树选育的优良遗传标记。在草莓中,可溶性固形物含量高的水果是顾客的首选。研究人员发现,不同草莓品种间可溶性固形物含量高与Pi含量高呈正相关。磷营养是一个受miRNAs调控的过程。响应Pi饥饿的miR399引导PHO2 RNA的裂解,该RNA编码E2泛素偶联相关蛋白,负性影响Pi的含量和再活化作用,过表达miR399可以显著提高草莓果实中Pi含量,从而提高可溶性固形物含量,改善果实品质。较高的可溶性固形物含量是水果常见的理想性状。miR399表达与可溶性固形物含量是否存在这种正相关关系,值得我们研究。
据报道,miRNAs可能参与水果发育的各个方面,从果实的坐果到果实的成熟,从水果大小的决定,水果形状的形成到水果的颜色。尽管在不同的植物中,保守miRNA的功能得到良好的维护,但它们可能对果实品质产生不同的影响,因为许多园艺植物的“果实”(最终收获的产品)来自不同的器官,可能处于不同的调控下。
miRNAs-生长素信号 miRNAs和phasiRNAs的另一个重要作用是参与生长素的信号通路,生长素是调节植物生长发育的关键激素,通过调节生长素应答因子(ARFs)。ARFs是一类在生长素信号转导中起关键作用的转录因子,它与Aux/IAAs结合在生长素应答基因启动子区域的生长素应答元件(AuxRE)上,共同参与生长素介导的生长发育过程。许多ARFs被miRNA调控,以触发miRNA介导的植物生长素应答调控。例如,番茄有22个ARFs,分成三个簇。每个簇中有几个成员受miRNAs调控(图6)。
已显示ARF6 / 8受miR167负调控,而ARF10 / 16/17受miR160转录后调控。 此外,如上所述,miR390触发了从TAS3基因到目标ARF2 / 3 / 4的tasiRNA(tasiARF)的产生。 这三种miRNA介导的调节途径在不同植物中高度保守。此外,slymiR160的下调也改变了番茄营养侧器官的表型,抑制了花瓣、花药和果实的脱落。mir160不敏感SlARF10A (mSlARF10A)的异位表达导致小叶叶片、萼片和花瓣狭窄,果实形状异常;值得注意的是,转基因水果有一个清晰的圆锥形和几乎无籽的种子不正常,不能发芽。miR160靶向ARFs SlARF10A、SlARF10B或SlARF17的过表达导致叶片减少、叶片复杂性增加,抑制番茄幼叶生长素应答。
miR167-ARF6 / 8 MiR167在花卉,果实以及根的发育中起着至关重要的作用。 MiR167靶向ARF6 / 8调节花器官发育。 miR167下调ARF6和ARF8导致花瓣,雄蕊和叶片尺寸变短,在花发育和雌性不育上最大的缺陷。在拟南芥和番茄中引入变异的ARF8转录体影响果实的起始,导致单性果实的形成。MiR167也与植物免疫有关。在拟南芥中,MiR167因真菌感染而下调,在细菌胁迫下,MiR167改变了包括ARF6/8宿主生长素信号通路的基因表达,
miR390-TAS3-ARF2/3/4 miR390-TAS3-ARF途径主要参与调控叶片和花的发育,特别是叶片形态建成。正常的叶片形态形成需要tasiRNA介导的ARF3和ARF4调控;它稳定了拟南芥、番茄和烟草的远轴器官的同一性。当tasiARFs不能累积时,在番茄中,ARF3和/或ARF4的错误表达会导致以物种特定的方式形成针状叶子,同时降低ARF3和ARF4的活性以挽救针状叶片。AGO7突变植物的集合,它是miR390活性的必需Argonaute伴侣,包括拟南芥,玉米,番茄,紫花苜蓿和猴花,显示出严重的叶和花缺陷,例如番茄中的紫叶,浅叶和细长叶以及 紫花苜蓿器官异常的花朵。SlARF2在番茄中过表达导致了多种形态和发育表型,如侧根形成增加和花器官衰老。
总而言之,这三个miRNA-(tasiRNA)-ARF调节模块倾向于具有不同的主要功能,即,miR160-ARF10 / 16/17模块对于叶片和果实的发育很重要,miR167-ARF6 / 8对花和果实至关重要,以及miR390-TAS3-ARF2 / 3/4的叶子和花朵(图6)。 另一方面,这三个模块相互缠绕以具有共同的功能。 例如,它们都在根发育中起作用; AtARF6 / 8(以miR167为靶标)和AtARF17(以miR160为靶标)控制拟南芥中的不定根。miR390通过抑制ARF4的表达来调节侧根伸长,从而允许新兴的侧根向外生长。生长素是一种在园艺行业几乎所有方面都广泛使用的化学物质。 miR160,miR167和miR390包含三个主要的调节中心,为植物生长素信号传导途径增添了更多可塑性。 正确理解这些枢纽的作用对于在植物中更有效地应用生长素具有重要意义。 除生长素外,miRNA还参与几乎所有其他植物激素的代谢或信号传导,包括乙烯,赤霉素,细胞分裂素和脱落酸(参见参考文献)。 但是到目前为止,有关园艺植物中miRNA参与的植物激素稳态的研究很少。
miRNA抗病性miRNA也已被证明在许多其他方面起着至关重要的作用,尤其是应激反应。miRNA已被证明直接参与了抗病(R)基因的调控。其中包括miR482/2118超级家族,是大量的NB-LRR靶基因。在被病毒或细菌感染的番茄中,miR482的表达被抑制,而其抗病的部分NBS-LRR靶基因表达上调。miR482 / 2118长22 nt,已被证明可从其靶向的NB-LRR基因触发21 nt phasiRNA的产生。 miR482家族的成员在感染了真菌病原菌黄萎病菌的棉花幼苗中下调; 它们诱导棉花中特定NBS-LRR基因的表达,这意味着在真菌病原体感染后,miR482介导的NBSLRR基因沉默在棉花中释放,从而激活疾病防御系统。miR482/2118靶向的NB-LRR基因是产生大量phasiRNAs的最大基因家族之一,对于这些二级phasiRNAs的作用仍缺乏清晰的认识。一种可能是phasiRNAs在正常情况下维持低水平的NB-LRR基因表达,但是没有致病胁迫。miR528和miR398也参与对病毒或其他生物胁迫的抵抗。它们针对的是一组氧化酶,包括漆酶、抗坏血酸氧化酶、超氧化物歧化酶,这些酶通过调节活性氧的水平来促进植物的防御。
在园艺植物中重要的谱系或种特异性miRNA或phasiRNA途径
越来越多的研究表明,某些植物谱系中限制的一些miRNA在各种生物过程中也起着至关重要的作用。 Xia等人鉴定了两个miRNA簇,它们调节了林地草莓(二倍体)中的大量F-box(FBX)基因,其中一个miRNA能够触发随后的phasiRNA产生,从而增强FBX基因的沉默。 该miRNA-FBX-phasiRNA电路靶向一系列可能参与调节不同生物事件(包括抗病性和果实发育)的基因。 在草莓中的另一种特定的miRNA(八倍体)靶向ABI5(ABA不敏感5)基因,该基因编码ABA信号传导途径中的关键转录因子。 该调控可能与果实成熟和对环境压力的反应有关。 最近,一项关于柑橘的研究报告称,22-nt miR3954靶向NAC转录本和两个柑橘特异的非编码转录本,以触发phasiRNA的生物发生,这可能与诱导柑橘早开花有关。在荔枝(系统发育接近柑橘的植物)中也发现了这种调节途径,暗示miR3954-NAC / lncRNA-phasiRNA可能是与开花诱导有关的谱系限制途径。 谱系或物种特异性miRNA代表植物中的一大类sRNA。 尽管它们的功能不像保守的miRNA那样重要或广泛,但认为它们与某些谱系或物种的特定特征的发展有关,例如园艺植物的独特性状。
其他关于园艺植物中sRNAs的有趣研究
除了miRNA和phasiRNAs,其他sRNAs也被报道对园艺植物的表型多样性有贡献。柿子(Diospyros lotus)是一种雌雄异株植物(XY),在研究中发现了一种Y特异性性别决定因子(OGI),它产生一种针对常染色体MeGI基因的sRNA,编码一种同源域转录因子,以剂量依赖的方式调控花药生育. 另一项调查金鱼草花色类型形成的研究发现,一种产生sRNAs的反向复制抑制色素生物合成基因,是引起种群花色类型差异的原因;反向复制正在选择中,很可能是miRNA进化途径上的中间体。这两项不同寻常的研究中发现的这些sRNAs并不属于miRNA或phasiRNA,也不属于其他众所周知的sRNA类别,这表明sRNA在植物中的数量及其功能可能比我们现在所了解的要复杂得多。
结论
在过去的一年半,第二代测序技术的迅速发展,空前刺激了sRNA植物的研究进展,特别是园艺作物,因为他们中的许多(如苹果、桃子等)不能满足由于生长不成熟和复杂性遗传基因分析。很明显,园艺作物与其他植物共享保守的miRNA和phasiRNA途径,它们也进化了它们的世系或物种特有的miRNA/phasiRNA途径,这在其他园艺植物中都没有发现。保守miRNA/phasiRNAs通常在健康生长和正常发育的重要过程中发挥基本作用,例如花期规划、果实发育和抗病性。血系或物种特异性miRNA/phasiRNAs对研究人员也具有生物学意义,因为它们可能赋予或调节其他植物或作物缺乏或未进化的特性。因此,阐述某些miRNA/phasiRNAs调控与特定性状表达之间的关系,将为实际育种提供宝贵的信息。虽然在园艺作物中sRNA的研究已经取得了很大的进展,但这种进展还局限于少数种类,而在许多其他园艺作物中还没有实现。因此,有必要对sRNAs进行持续的分析,发现新的miRNA并利用基于计算的方法阐明其调控途径。理想情况下,这些被识别的miRNAs需要通过使用RNAi或CRISPR进行下调和使用生态局部表达方法进行上调来在寄主植物中进行功能验证。不幸的是,在许多园艺植物中进行这样的分析仍然具有挑战性,因为缺乏一个有效的转化系统。简而言之,在过去的十年中,我们刚刚打开了一扇门,对园艺作物中的sRNAs有了一点认识;未来需要进一步的研究,包括详尽的生物信息学数据挖掘和深入的功能解码,以揭示它们更完整的面貌。
又是隔了好久,很显然当初我所想的日更是不现实的,我是想发一篇顶刊的,我觉得只要努力就不太遥远,不能总是我觉得,只是参考文献就接近100个,那么饿是不是就以为这,我至少在看100篇文献之后才能发顶刊。一天一篇,100篇也就一个学期了。文献阅读速度慢再次成为拦路虎,我这种全篇翻译的办法究竟可行不可行?我从踌躇满志再次迷茫起来,不过话又说回来,反正文献不管怎样都是要读的,开卷有益嘛。这篇是师兄18年发的综述类论文,在前面部分关于合成机制我是有所了解的,因为我看过那个plant small RNA,里面有所涉及,相比较来说师兄的文章更加细致,也更加贴近实验内容。
我最近挺迷茫的,人在面临抉择的时候总是迷茫的,不知道是对是错。虽然在家比较经常在学习,我是控制不住我的大脑的,总想一些有的没得,一直在不厌其烦的规划着我的未来,还是努力吧,所有的规划都需要实践,我现在挺需要一点我导的鸡汤的,能再次给我注入一点动力,不过我还是不好意思拿着碗去讨要,自我恢复吧,自我恢复会让我变得更坚强,过程缓慢一点,煎熬一点,菱角才能够被磨平,变得圆滑,变得如鱼得水。