遺傳發育所等在稻屬基因組中揭示phasiRNA的進化機制及作用特點

植物phasiRNA（phased，secondary，small in?terfering RNA）是由一些22nt miRNA 誘導，依賴RDR6，最終由特定DCL 蛋白對雙鏈RNA 連續切割形成具有相位分布的次級小RNA。禾本科植物生殖發育階段的花藥中大量表達21nt 和24nt的phasiRNA，分別由miR2118 和miR2275 誘導。phasiRNA 合成通路關鍵基因的突變均影響水稻花粉育性，研究發現，與兩系法雜交水稻密切相關的光敏不育位點pms1 和pms3 也是phasiRNA的產生位點，這說明這些小RNA在水稻生殖發育過程中發揮了重要作用。然而，學界尚不清楚這些phasiRNA的作用方式、靶位點和產生位點的進化規律。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員陳明生課題組長期從事稻屬的比較基因組學研究。近期，研究人員通過比較分析五個具有代表性的稻屬物種中的phasiRNA 位點（PHAS），結合高通量的小RNA和降解組測序分析，發現了大量新的PHAS 位點，其中大部分來自非編碼的基因間區。研究指出，局部區域的串聯重復是PHAS 位點在基因組中擴張的主要方式，并造成其成簇分布；PHAS 位點的序列在物種間快速分化，序列不保守，僅在miR2118或miR2275的識別位點受到強的選擇，PHAS 的分布位置在近緣物種間相對保守。此外，具有5'尿苷（U）的21nt-phasiRNA 傾向于在PHAS 前體處介導順式切割，這些切割位點在近緣物種中也發生了顯著變化。miR2118可在其自身的天然反義轉錄本中誘導產生phasiRNA，并且產生的這部分phasiR?NA 具有反向調節miR2118 前體的潛在作用。根據上述結果，研究人員推測，這些生殖相關的pha?siRNA的起始合成過程相對保守，而phasiRNA產物在物種間迅速分化，缺乏保守的作用位點，pha?siRNA的產生過程受到多種反饋調節機制的交互作用。

相關研究成果在線發表在New Phytologist上。陳明生課題組已畢業博士田鵬為論文第一作者。陳明生和美國唐納德丹弗斯植物科學中心教授Blake C.Meyers 為論文的共同通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金、植物基因組學國家重點實驗室的支持。