中科院揭示两个miRNA拮抗调节植物生长发育新机制

2014-06-28 | 作者: 中国科学院 | 标签: 中科院

来源:中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所

2014年4月3日,我所陈晓亚研究组在《PLoS Genetics》上在线发表题为“Interaction between Two Timing MicroRNAs Controls Trichome Distribution in Arabidopsis”的研究论文。该文揭示了miR171与miR156的靶蛋白通过相互作用控制植物生长发育,这对我们全面认识植物中这两类保守miRNA的功能具有重要意义。

拟南芥表皮毛的发育在时间和空间上受到严格的控制,而且表皮毛分布特征与植物时相转换紧密相关。拟南芥进入生殖生长后,随着抽苔和茎节的生长,主茎新生表皮毛数量急剧下降,花序各器官几乎无毛。已知miR156通过其靶基因SPL调控植物的开花时间,控制茎秆和花器官表皮毛数目。该组博士生薛学义发现,受miR171调节的LOM基因也显著影响表皮毛分布。一个重要的问题是,这两个miRNA是否通过交叉互作而发挥作用呢?

LOM基因编码含有GRAS功能域的转录因子。研究发现,LOM可与miR156靶向的SPL蛋白相结合,从而削弱SPL对下游基因的转录激活作用,影响茎秆表皮毛分布。同时LOM-SPL互作还影响植物其他生长发育过程,如侧枝发生和开花时间等。此外,该研究揭示MIR171A的表达受到其靶蛋白LOM的正调控,形成反馈机制,确保植物体内miR171和LOM的动态平衡。

由于棉纤维也是一种表皮毛,而miR156和miR171在植物中高度保守,本研究对棉纤维发育调控研究具有指导意义。


图注:miR171-LOM 和miR156-SPL互作调控表皮毛的机制



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