北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李磊研究員課題組在The Plant Cell雜志在線發(fā)表了題為“MicroRNA775 Regulates Intrinsic Leaf Size and Reduces Cell Wall Pectin Levels by Targeting a Galactosyltransferase Gene in Arabidopsis”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)，miR775通過靶向一個編碼半乳糖基轉(zhuǎn)移酶的基因調(diào)控細(xì)胞壁果膠含量從而決定擬南芥內(nèi)在器官大小。

miRNA對靶基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機制在植物中廣泛存在，在生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用。同時，植物初生細(xì)胞壁也是細(xì)胞生長和組織器官發(fā)育的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，具有十分復(fù)雜的成分和結(jié)構(gòu)組成，細(xì)胞壁多糖基質(zhì)的合成與修飾需要多個基因參與。然而目前還沒有miRNA如何調(diào)控細(xì)胞壁生物合成的系統(tǒng)性研究。為解答這一問題，課題組通過生物信息學(xué)方法，在模式植物擬南芥中鑒定了23個靶向細(xì)胞壁生物合成基因的miRNA，命名為細(xì)胞壁miRNA（CW-miRNA）。課題組以miR775為例，進行了深入的遺傳和生化研究，發(fā)現(xiàn)miR775能夠靶向一個編碼糖基轉(zhuǎn)移酶31家族的半乳糖基轉(zhuǎn)移酶基因GALT9，而miR775-GALT9通路主要通過改變細(xì)胞大小來調(diào)控葉片及其它相關(guān)器官的大小。基于基因共表達分析、細(xì)胞壁單糖定量測量、共焦拉曼成像、果膠**標(biāo)記和原子力顯微鏡分析等結(jié)果，闡明了該通路調(diào)控細(xì)胞壁的果膠水平和細(xì)胞壁彈性模量來控制細(xì)胞大小并進而調(diào)控器官大小（圖1）。

這項研究還發(fā)現(xiàn)，miR775受到上游轉(zhuǎn)錄因子HY5的負(fù)向調(diào)控，構(gòu)成了HY5-MIR775-GALT9雙重抑制通路，遺傳學(xué)證據(jù)表明，HY5通過抑制miR775的表達以調(diào)控細(xì)胞壁果膠水平和細(xì)胞壁彈性模量進而調(diào)節(jié)器官大小（圖2）。以上結(jié)果揭示了基于miRNA的細(xì)胞壁基因調(diào)控在控制器官大小方面的作用機制，突出了系統(tǒng)研究植物生長發(fā)育過程中細(xì)胞壁miRNA功能的必要性，對深入理解植物器官大小形成機制具有重要意義，同時為改良作物農(nóng)藝性狀提供了新的思路。(生物谷Bioon.com）

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