王为旋 荞麦产业技术研究中心

MicroRNA(miRNA)是一类长度为20-24个核酸的非编码小RNA，其在翻译后水平上调控了基因表达。研究表明miRNA在植物生长发育、胁迫抵抗、信号传导、次生代谢物合成方面具有极其重要的调控作用。苦荞麦种子发育是一个极其复杂的过程，直接影响着苦荞的最终产量和品质。苦荞种子发育涉及到众多基因调控途径，但miRNAs是否参与苦荞麦种子发育尚不清楚。因此，鉴定调控苦荞种子发育的关键miRNAs，对苦荞产量和品质改良具有重要理论意义。2021年3月9日，贵州师范大学荞麦产业技术研究中心李洪有等在BMC Plant Biology (中科院2区，IF=4.215) 发表题为“Integrated microRNA and transcriptome profiling reveal key miRNA-mRNA interaction pairs associated with seed development in Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum)”的研究论文。

该研究首先在苦荞麦基因组中鉴定了26个miRNA生物合成基因，并分析了它们的系统发育和组织表达模式。然后对苦荞三个发育时期（灌浆初期、灌浆高峰期和成熟期）的种子进行sRNA测序。测序结果共鉴定到230个miRNAs，其中包括101个保守miRNAs和129个新miRNAs，并成功预测了3268个潜在靶基因。在这些miRNAs中，76个在种子发育过程中表现出差异表达，这76个miRNAs对应1534个潜在靶基因。整合前期转录组数据，发现65对miRNA-mRNA互作对（25个miRNAs和65个靶基因）在苦荞种子发育过程中呈现高度相反的表达模式，并利用qRT-PCR和5’-RLM-RACE技术对其中6对miRNA-mRNA互作对进行了验证。靶基因功能注释发现，这些miRNA-mRNA互作对主要涉及细胞分化和增殖、细胞伸长、激素响应、器官发生、胚和胚乳发育、种子大小、矿质元素运输和黄酮类化合物的生物合成等，表明它们是调控苦荞种子发育的关键miRNA-mRNA互作对。

本研究首次鉴定了苦荞中的miRNAs，并确定了调控苦荞种子发育的关键miRNAs，这些发现将有助于进一步深入研究miRNAs在苦荞麦种子发育中的作用和调控机制。

文章链接：https://doi.org/10.1186/s12870-021-02914-w