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Nature Commun. | 朱健康院士团队揭示miR156调控植物种子休眠的新机制

来源：花匠小妙招时间：2024-12-26 06:15

种子休眠是决定作物有效产量和储藏期的重要因素，强度适中的种子休眠可以抑制作物的穗萌发现象，增加有效产量，提高谷物品质和延长谷物的储藏期。2019年8月23日，Nature Communications在线发表了中科院上海植物逆境中心朱健康团队题为The grain yield modulator miR156 regulates seed dormancy through the gibberellin pathway in rice的研究论文。该研究首次系统解析了非编码小RNA miR156在水稻种子休眠调控中的重要作用，提供了一种特异增强种子休眠、抑制穗萌发的基因改良方法。

株型和种子粒型是影响作物产量的关键因素。前人的研究已揭示miR156是谷类作物株型和种子粒型的重要调控因子。该研究首次对水稻miR156的编码基因家族进行了系统的基因编辑研究，惊奇地发现一MIR156亚家族基因（II类MIR156基因，包括MIR156a、MIR156b、MIR156c、MIR156k和MIR156l）的突变显著增强种子休眠，抑制种子穗发芽现象，而对株型、种子粒型和产量潜力无明显影响。其他MIR156基因（I类MIR156基因，包括MIR156d–MIR156i）的突变可以减少无效分蘖、增加株高、增强茎秆、增加种子粒长和千粒重，创造类似增产株型IPA1的植株形态，而对种子休眠无显著影响。

mir156 mutations enhance seed dormancy and inhibit pre-harvest sprouting in rice

植物激素脱落酸（abscisic acid，ABA）是控制植物种子休眠的关键因子，目前已研究的种子休眠控制基因大多与ABA通路的控制和调控有关。该研究发现，MIR156突变增强种子休眠的现象与ABA无关，而与植物激素赤霉素（gibberellins，GAs）有关。GAs负调控种子休眠。MIR156基因突变解除了miR156对其靶基因Ideal Plant Architecture 1（IPA1）的抑制，增加了IPA1 的表达；IPA1直接调控GAs通路中众多基因（包括众多参与GAs合成、降解和信号传导的基因）的表达，从而控制赤霉素通路。

综上，该研究揭示了miR156在水稻种子休眠调控中的重要作用，同时，该研究为培育具有优良株型、抗穗发芽的高产品种提供了重要的基因资源。

据悉，浙江农林大学校聘教授苗春波（朱健康课题组博士后，已出站）和朱健康课题组助理研究员王镇为该论文共同第一作者，朱健康院士为该论文通讯作者。该研究得到了中科院上海植物逆境生物学研究中心和国家自然科学基金的资助。

参考文献： 1. Miao C., Wang Z., Zhang L., Yao J., Hua K., Liu X., Shi H., and Zhu J.-K. The grain yield modulator miR156 regulates seed dormancy through the gibberellin pathway in rice.. Nat. Commun. 10, 3822 (2019). 2. Lu, Z. et al. Genome-wide binding analysis of the transcription activator IDEAL PLANT ARCHITECTURE1 reveals a complex network regulating rice plant architecture. Plant Cell 25, 3743-3759 (2013). 3. Jiao, Y. et al. Regulation of OsSPL14 by OsmiR156 defines ideal plant architecture in rice. Nat. Genet. 42, 541-544 (2010). 4. Zhang, L. et al. A natural tandem array alleviates epigenetic repression of IPA1 and leads to superior yielding rice. Nat. Commun. 8, 14789 (2017).
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-11830-5