北京大学李磊课题组在microRNA408的功能和应用研究中取得新进展
2018/3/29 

近日,JIPB在线发表了北京大学生命科学学院李磊课题组题为”Overexpression of microRNA408 enhances photosynthesis, growth, and seed yield in diverse plants”的研究论文。该研究揭示了通过提高miR408基因的表达量,可以改善多种植物的光合作用和种子大小,为植物高产育种提供了新的思路。


MicroRNA408 (miR408) 是陆生植物中高度保守的一类miRNA。该课题组在早期研究中发现,miR408对拟南芥幼苗的生长发育有着正向调节作用,即过量表达该基因的拟南芥幼苗相较于野生型显著增大,抑制该基因表达,拟南芥幼苗发育缓慢。进一步的研究发现,miR408上游受到植物响应光信号的HY5和响应细胞铜稳态的SPL7两个转录因子的共同调控,暗示了miR408在连接植物对光和铜两种环境因素的响应过程中扮演着调控中心的重要角色为进一步研究miR408功能的保守性和探索其应用价值,除拟南芥之外,本研究另外选取了两类经济作物——烟草和水稻作为研究材料,通过基因工程手段,过表达三种植物材料的miR408基因。表型研究发现,相较于野生型,三种植物的幼苗生长都得到了显著提高;且成体材料叶片在净光合速率、光受体II的电子传递速率、叶绿素荧光的非光化学淬、质体醌A还原程度和光受体I氧化程度等光合能力衡量指标方面,miR408过表达植株都显著优于野生型;另外,三种miR408过表达材料的种子大小也显著增加,又通过两年两地区的水稻田间实验结果发现,miR408过表达的水稻材料其有效分枝数、实粒数、千粒重和小区产量都得到了相应提高。机制研究方面,miR408有效地提高了三种植物材料中细胞铜离子在叶绿体中的分配比例,进而提高了光合电子传递链中作为电子载体的含铜蛋白质体蓝素的蛋白水平,并且也显著增加了光合作用相关基因的转录组水平。


李磊团队的博士研究生潘加伟为论文的第一作者,李磊研究员为本文的通讯作者,中科院遗传与发育生物学研究所储成才研究员、广西农业科学院水稻所黄大辉研究员为本文中水稻转基因和农艺性状的统计工作提供了帮助。该项目得到北京大学—清华大学生命科学联合中心和重点研发计划等经费资助。

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