医学进展
2014年01月号
医学进展

microRNA OsmiR397过表达能提高谷物产量

    随着世界人口的不断增长,人类对于谷物的需求将进一步加大。只有进一步地增加谷物产量才能满足日益增长的人口需要。而就目前的情况来看,预计粮食产量必须比现在增产50%以上,才能满足基本要求。与谷物产量多少直接相关的因素有谷物的大小、圆锥花序的数量以及每个圆锥花序上谷物的数量。尽管很多研究已经发现许多基因可以调控这些谷物特征,但是对于能控制谷物产量的基因网络所知非常有限。所以全世界都把农作物培育问题关注在增加谷物产量上。然而,探索调控这些特征的新基因可以帮助全世界最大限度地提高谷物产量。近日,中山大学生命科学学院、华南师范大学和中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究人员研究证实,microRNA OsmiR397的过表达可增加谷粒大小,促进圆锥花序分枝,从而提高水稻25%的产量。

    microRNAs(miRNAs)是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,其大小长约20个〜25个核苷酸,通过与靶mRNA序列的互补配对产生特异性,抑制mRNA的表达或使其降解,从而调控靶基因的表达。已有研究证实miRNA对谷物产量的调控具有重要作用。例如,最近有两篇相关的研究证实miRNA OsmiR156对圆锥花序分支的数量和谷物的产量起到负调控的作用。但是,中山大学的研究人员表示,目前尚未有关于miRNA在控制植物种子大小和谷粒产量中发挥正调控作用的报道。研究人员证实,OsmiR397通过下调它的靶基因OsLAC来增高谷粒产量。OsLAC编码产物是一种漆酶样(Laccase-like)蛋白,与植物对油菜素内酯(Brassinosteroids,俗称芸苔素,是一种天然的植物激素,作用机理与生长素类似)的敏感性有关。该研究表明操控OsmiR397不仅可用于提高水稻产量,也为提高其他谷类作物的产量提供了一种新工具。(作者:马驰)

参考文献:《nature biotechnology》2013;31: 848-852

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