遗传发育所等在稻属基因组中揭示phasiRNA的进化机制及作用特点

　　植物phasiRNA（phased，secondary，small interfering RNA）是由一些22nt miRNA诱导，依赖RDR6，最终由特定DCL蛋白对双链RNA连续切割形成具有相位分布的次级小RNA。禾本科植物生殖发育阶段的花药中大量表达21nt和24nt的phasiRNA，分别由miR2118和miR2275诱导。phasiRNA合成通路关键基因的突变均影响水稻花粉育性，研究发现，与两系法杂交水稻密切相关的光敏不育位点pms1和pms3也是phasiRNA的产生位点，这说明这些小RNA在水稻生殖发育过程中发挥了重要作用。然而，学界尚不清楚这些phasiRNA的作用方式、靶位点和产生位点的进化规律。

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员陈明生课题组长期从事稻属的比较基因组学研究。近期，研究人员通过比较分析五个具有代表性的稻属物种中的phasiRNA位点（PHAS），结合高通量的小RNA和降解组测序分析，发现了大量新的PHAS位点，其中大部分来自非编码的基因间区。研究指出，局部区域的串联重复是PHAS位点在基因组中扩张的主要方式，并造成其成簇分布；PHAS位点的序列在物种间快速分化，序列不保守，仅在miR2118或miR2275的识别位点受到强的选择，PHAS的分布位置在近缘物种间相对保守。此外，具有5'尿苷（U）的21nt-phasiRNA倾向于在PHAS前体处介导顺式切割，这些切割位点在近缘物种中也发生了显著变化。miR2118可在其自身的天然反义转录本中诱导产生phasiRNA，并且产生的这部分phasiRNA具有反向调节miR2118前体的潜在作用。根据上述结果，研究人员推测，这些生殖相关的phasiRNA的起始合成过程相对保守，而phasiRNA产物在物种间迅速分化，缺乏保守的作用位点，phasiRNA的产生过程受到多种反馈调节机制的交互作用。

　　相关研究成果在线发表在New Phytologist上。陈明生课题组已毕业博士田鹏为论文第一作者。陈明生和美国唐纳德丹弗斯植物科学中心教授Blake C. Meyers为论文的共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、植物基因组学国家重点实验室的支持。

（A）PHAS序列在物种间快速分化，位置相对保守；（B）miR2118在其天然反义转录本诱导产生phasiRNA