华中农业大学玉米团队发现玉米花药中一类新的小分子RNA

核心提示：玉米等禾本科作物的花药中大量积累两种不同大小的phasiRNA （21 nt和24 nt），其中21-nt phasiRNA主要在减数分裂前积累，因此也被称为premeiotic phasiRNA，24-nt phasiRNA主要在减数分裂发生时积累，也被称为meiotic phasiRNA。这两种已知的phasiRNA都源自基因组的非编码区域，由两个不同的生物合成途径产生。水稻、玉米等作物中的前期研究表明这些phasiRNA途径基因的突变能够造成温度或者光周期敏感的雄性不育，对作物育种具有重要意义。……

玉米等禾本科作物的花药中大量积累两种不同大小的phasiRNA （21 nt和24 nt），其中21-nt phasiRNA主要在减数分裂前积累，因此也被称为premeiotic phasiRNA，24-nt phasiRNA主要在减数分裂发生时积累，也被称为meiotic phasiRNA。这两种已知的phasiRNA都源自基因组的非编码区域，由两个不同的生物合成途径产生。水稻、玉米等作物中的前期研究表明这些phasiRNA途径基因的突变能够造成温度或者光周期敏感的雄性不育，对作物育种具有重要意义。
近日，Proceedings of National Academy of Sciences （PNAS）期刊以“Premeiotic 24-ntphasiRNAs are present in theZeagenus and unique in biogenesis mechanism and molecular function”为题在线发表了华中农业大学玉米团队与美国唐纳德·丹佛斯植物科学中心等单位的合作研究成果。该研究通过花药多个发育时期的小RNA、mRNA转录组和降解组测序发现，玉米及其野生近缘种大刍草中广泛存在一种在减数分裂前富集的24-nt phasiRNA。这些premeiotic 24-nt phasiRNA的产生机制及分子功能均不同于已知的meiotic 24-nt phasiRNA：它们不由microRNA激发产生，不被AGO18结合，而且不能介导自身前体RNA的顺式切割（cis-cleavage）。这些结果表明premeiotic24-nt phasiRNA构成一种新的phasiRNA，而且其产生机制、分子功能和发育生物学功能都亟待进一步研究。

此外，该研究通过对前期发表的水稻花药小RNA数据重分析发现水稻中也存在类似的premeiotic 24-nt phasiRNA。而此前，这类phasiRNA被认为仅存在于小麦和大麦中，因此，该研究不仅发现了premeiotic24-nt phasiRNA具有独特的产生机制和功能，也更正了对phasiRNA演化的认知。

华中农业大学生命科学技术学院詹俊鹏副教授为第一兼共同通讯作者。詹俊鹏于2018年在美国亚利桑那大学获得博士学位，之后在美国唐纳德·丹佛斯植物科学中心Blake C. Meyers教授课题组进行博士后研究，2023年11月全职回国入职华中农业大学和湖北洪山实验室，加入玉米团队严建兵教授课题组，开展玉米籽粒蛋白质含量和品质的调控机制研究。以第一或通讯作者在Annual Review of Plant Biology、PNAS、The Plant Cell等杂志发表论文6篇。

日期：2024-08-06