植物配子體發育直接影響著作物的產量。減數分裂是雄配子體形成早期最關鍵的步驟之一。在減數分裂前期，有一批蛋白編碼基因的表達會迅速改變，然而它們如何被調控還是未知的。有趣的是，在水稻等作物中，有一類特殊的小分子非編碼RNA phasiRNA在減數分裂前期短暫且大量地表達，但它們存在的意義還不清楚。
近日，我校生命科學學院陳月琴教授/張玉嬋副教授課題組通過結合多組學分析以及一系列突變體功能分析實驗，解析了這一類生殖期phasiRNA在調控減數分裂前期基因表達變化中的重要功能及調控特性。該研究發現生殖期phasiRNA通過“group work”的方式高效靶向并切割特定類群的基因（見圖1示意圖）。并且生殖期phasiRNA整體或部分缺失均會造成減數分裂的異常及花粉不育；而單一phasiRNA前體PHAS位點的序列突變也會造成phasiRNA靶向關系的改變以及花粉敗育。本研究揭示了生殖期phasiRNA在水稻生殖發育，特別是減數分裂中的重要作用，為未來作物育種工作提供了新的研究基礎和思路。
圖1. 生殖期phasiRNA調控機制示意圖
研究成果“Reproductive phasiRNAs regulate reprogramming of gene expression and meiotic progression in rice”于2020年11月27日在Nature Communications雜志在線發表。陳月琴教授和張玉嬋副教授為該論文并列通訊作者，張玉嬋和2018級博士生雷夢琦為并列第一作者。本研究受到國家自然科學基金委重大研究計劃、NSFC -廣東聯合基金重點項目等基金支持。
該團隊長期致力于水稻非編碼RNA與生殖發育相關研究。值得一提的是，該課題組在今年年初還報道了另一類小分子非編碼RNA miR528在調控花粉內壁發育中的功能，揭示了非編碼RNA在作物生殖發育中的重要作用。相關論文發表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。
相關論文鏈接：
