华中农大张启发院士eLife最新文章

　　

生物通报道：最近，华中农业大学张启发院士的研究团队，利用来自一个优良水稻杂种的实验种群，分析了小RNA（sRNA）数量变异的遗传学基础，相关研究结果发表在国际生命科学领域顶级杂志《eLife》。延伸阅读：中国农大《Plant Cell》阐释水稻K+吸收机制。

本文通讯作者是著名作物遗传育种及分子生物学家张启发院士。张启发院士从事农业教学科研工作26年来，一直致力于水稻基因组研究，主持承担了“863”计划、国家自然科学基金、农业部、教育部、中国水稻基因组研究计划、美国洛克菲勒基金会水稻生物技术项目等二十余项重大（点）研究项目。在学术刊物上发表论文90余篇，其中70篇发表在SCI收录杂志上；在学术会议上发表论文70余篇，在重要国际学术会议上作大会报告和特邀报告15次；发表论文在SCI收录杂志上被引用500余次。

小RNA（sRNA）是长度18-30 nt的非编码RNA，调控着真核生物中各种各样的生物学过程。根据来源不同，通常可将它们分为两大类：hpRNAs，来源于具有一个发夹结构的单链前体（如microRNA）；siRNA，来自双链RNA前体，如异染色质小干扰RNA（hc-siRNA）和反式作用siRNA（ta-siRNA）。

近年来，microRNAs (miRNAs)和短干扰RNA (siRNAs)的识别、生物合成以及在不同生物过程中的作用，引起了科学界极大的兴趣。在植物中，sRNAs的功能是调节生长、发育、结构、产量以及对生物/非生物胁迫的响应。这些调控通常通过介导内源性mRNA切割和衰退、源位点和靶位点的DNA甲基化、染色质修饰和转录沉默而得以实现。

虽然sRNA在长度、序列和功能方面有所不同，但是，它们生物合成和起作用（从前体转录、加工、成熟和功能）的通路，是相对保守的，这涉及一系列酶的活动（包括RNA聚合酶II、RNA依赖的聚合酶（RDRS）、Dicer样蛋白（DCL）和Argonautes蛋白（AGOs））。

众所周知，sRNA的丰富度在一个物种内可能是高度可变的，已有研究假设了这些定量差异的调节作用。sRNA在基因型之间的数量变化是否与生物机制相关，尚不明确，因为尚未在群体水平上测定过sRNAs的数量变化，它们的遗传控制也尚未阐明。

最近开发的表达数量性状基因座（eQTL）分析，提供了一种方法，可确定一个基因表达水平的遗传控制，包括顺式和反式- eQTLs，以及上位性效应。这种方法将sRNA在种群中的丰度看作数量性状，也可以应用到sRNA定量变异的遗传分析。

已有一些研究关注已知的、验证的miRNAs和人类种群样本特定组织/细胞中的小核仁RNAs的遗传调控。这些研究发现了一些顺式和反式miQTLs，它们可能也影响与表型差异相关的mRNA靶标的表达。

在这项研究中，研究人员利用一个实验性遗传群体，对来自水稻旗叶的所有sRNA（由18-nt到26-nt sRNAs组成）进行了全基因组QTL分析。这些分析揭示了sRNA丰度遗传控制的特点，与它们的前体转录具有共性和区别。该研究还表明，sRNAs的丰度可能与构成sRNA生物合成和功能机制的蛋白质有关。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Genetic basis of sRNA quantitative variation analyzed using an experimental population derived from an elite rice hybrid
Abstract: We performed a genetic analysis of sRNA abundance in flag leaf from an immortalized F2 (IMF2) population in rice. We identified 53,613,739 unique sRNAs and 165,797 sRNA expression traits (s-traits). A total of 66,649 s-traits mapped 40,049 local-sQTLs and 30,809 distant-sQTLs. By defining 80,362 sRNA clusters, 22,263 sRNA cluster QTLs (scQTLs) were recovered for 20,249 of all the 50,139 sRNA cluster expression traits (sc-traits). The expression levels for most of s-traits from the same genes or the same sRNA clusters were slightly positively correlated. While genetic co-regulation between sRNAs from the same mother genes and between sRNAs and their mother genes was observed for a portion of the sRNAs, most of the sRNAs and their mother genes showed little co-regulation. Some sRNA biogenesis genes were located in distant-sQTL hotspots and showed correspondence with specific length classes of sRNAs suggesting their important roles in the regulation and biogenesis of the sRNAs.