miRNA調控植物對鎘的應激反應

土壤中的重金屬污染是一個世界范圍內嚴重的環境問題，主要是由于一些人為活動，如采礦，工業活動和有機磷的使用等造成。土壤中鎘（Cd）可以很容易地被植物吸收，從而導致各種中毒癥狀，如降低生物量，葉片失綠，抑制根系生長，發生形態學改變，甚至植株死亡。大量研究表明，在植物中，microRNA（miRNA）參與了眾多至關重要的生理過程，包括發育調控、信號傳導、和脅迫應激。miRNA對于植物的重金屬脅迫應激反應非常重要。大豆(Glycine max)是全球最重要的農業作物之一，土壤中的鎘污染影響大豆種子的產量和質量。為此，來自華南農業大學的年海教授和楊存義教授領銜的課題組對大豆中參與鎘應激反應的miRNA進行了研究，并比較了它們在不同基因型大豆中的表達模式差異，研究成果發表在12月刊的PLoS One上。

研究人員采用一個包含953個特異探針的定制的μParaflo?微流體芯片（定制miRNA芯片檢測由聯川生物承擔完成），鑒定了經鎘處理和未處理的HX3（鎘耐受型）和ZH24（鎘敏感型）大豆株系中miRNA表達模式的差異。總共鑒定出26個與鎘應激相關的miRNA，其中有9個miRNA在兩個品種中均有發現，有5個和12個miRNA分別在HX3和ZH24中特異表達。通過qRT-PCR對其中16個miRNA進行驗證，發現大多數miRNA具有與芯片檢測結果相似的表達模式。

為了篩查miRNA調控的靶基因，研究人員利用降解組測序（降解組測序由聯川生物承擔完成）并結合生物信息學分析，從上述4個樣本混合的降解組文庫中鑒定到204個miRNA的376個靶基因。發現其中有55個靶基因被14個鎘應激相關的miRNA剪切。GO注釋表明，這些靶基因參與了廣泛的生物學過程。研究人員通過qRT-PCR對其中10個靶基因的表達譜進行了驗證。

本研究詳細描述了鎘脅迫下大豆miRNA與其靶基因的應答機制，提供了一個更好地理解植物重金屬耐受性分子機制的框架。

* Fang X, Zhao Y, Ma Q, Huang Y, Wang P, et al. (2013) Identification and Comparative Analysis of Cadmium Tolerance-Associated miRNAs and Their Targets in Two Soybean Genotypes. PLoS ONE 8(12): e81471. [article]