Plant Journal | 浙江大学海南研究院郭芾/浙江大学边红武课题组揭示MicroRNA408在水稻愈伤组织形成中的作用

半个多世纪以来，基于植物细胞全能性，组织培养技术在转基因中得到了广泛的应用。水稻的成熟胚一直是水稻转基因技术所需要的主要外植体。在水稻转基因过程中，胚细胞通过脱分化形成愈伤组织，而愈伤组织质量的好坏直接影响了农杆菌的转化效率和愈伤组织的再生效率。生长素和细胞分裂素在愈伤组织的诱导以及再生中起着关键作用。一些激素途经相关的miRNAs/靶基因模块相继被发现，例如miR393-TIR1/AFB2【1，2】、miR160-ARF10【3】和miR156-SPL【4】。然而，调控水稻愈伤组织形成过程中是否还有其他保守的miRNAs参与，尚不明晰。

近日，浙江大学海南研究院/浙江大学的研究团队在国际权威期刊The Plant Journal上在线发表了题为Novel mechanism of MicroRNA408 in callus formation from rice mature embryo的研究论文，鉴定到了miR408及其靶基因模块在水稻成熟胚愈伤组织形成中具有重要功能。

miR408是植物中最保守的miRNA之一【5，6】，参与各种非生物胁迫过程，在植物的生长发育中具有重要的调节作用【7】。过表达miR408可增强植物的光合作用、促进生长和提高种子产量【8】。在拟南芥中，miR408-LACCASE13由HY5-SPL7网络调节，该网络介导对光和铜的协调反应【9】，miR408-PLANTACYANIN模块调节光依赖性的种子萌发【10】。在小麦中，miR408响应高盐、铜胁迫，并通过调节靶基因TaCLP1影响小麦的抽穗期【11，12】。在水稻中， miR408靶向LACCASE【8】和多种UCLACYANIN基因，包括UCL30、UCL7【13】、UCL8【14】、UCL6【15】和UCL16 【15】。研究发现，miR408靶向UCL8调节水稻产量、光合作用【14】和花粉管萌发【16】。然而，其它UCLs的生物学功能鲜有研究，特别是它在愈伤组织形成中的作用，目前尚未有报道。

该研究通过降解组测序发现，水稻愈伤组织中降解丰度最高的是OsUCL30, 它是miR408-3p的靶基因。另外，UCL17、UCL7和UCL5等UCL基因的丰度也位居前列；IAA30, miR408-5p的靶基因也在其中。通过5'RACE进一步确定了miR408对UCL30、UCL17和UCL8的剪切位点。过表达MIR408可以促进愈伤组织的诱导，而敲除MIR408则导致愈伤组织形成出现部分缺陷。通过RNA-seq分析发现，MIR408主要通过影响植物激素信号转导和苯丙烷类黄酮生物合成途径来调节愈伤组织的形成。该研究为水稻成熟胚愈伤组织的诱导机制提供了新的见解。

浙江大学海南研究院郭芾副研究员与浙江大学生命科学学院边红武副教授为论文的共同通讯作者，浙江大学博士生黄伊子为论文的第一作者，杭州市农科院岳二魁博士也参与了本研究。该研究得到国家自然科学基金青年科学基金、海南省自然科学基金、浙江大学海南研究院科研启动项目的资助。

参考文献：

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https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39265046/