研究发现microRNA控制叶片的早期发育

　　

[生物通讯]如同我们用肉眼观察到的，一片叶子的正面和背面差异极大。现在，研究人员发现叶子的这种双表面发育是由叫做microRNA的微型RNA分子控制的。这项研究是首次发现microRNA在整个生物体中以各种各样的方式表达，说明它们在生物体的早期发育中起着至为关键的作用。

植物叶子的上表面帮助利用太阳能，而下表面帮助叶子与外部进行气体交换。早先的实验曾识别出三个形成叶子上下表面的基因。但生物学家很快发现两个microRNA－－调控基因表达的小RNA分子，靶向三个“极性”基因中的一段共同序列；这说明microRNA在早期发育中起着一定作用。如图所示，当microRNA被破坏时，叶片的发育就出现异常，形成喇叭状的叶子（右）。

[AD340X300]

为查明究竟，冷泉港实验室的两个研究小组将研究目标转向玉米和拟南芥Arabidopsis。遗传学家Robert Martienssen 和 Catherine Kidner发现在非常幼嫩的拟南芥植株中，将要成为叶片上层组织的细胞很少存在靶向三个极性基因共有的DNA序列的特异性microRNA分子，－－这说明极性基因在那里被打开。而注定要成为叶片下层组织的细胞中则普遍存在这种microRNA，因此基因在叶片下表面中被关闭。

同时，冷泉港实验室的植物生物学家Marja Timmermans领导的研究小组在玉米中也发现了类似的模式，而从进化的角度玉米与拟南芥的亲缘关系非常远。他们逐个细胞地分析生长两周的玉米植株，寻找microRNA以及极性基因的共同DNA序列。他们也发现，microRNA出现的地方，极性基因的DNA表达似乎被抑制；microRNA普遍存在于叶片下表面细胞中。这两个研究小组将他们的发现都发表在3月4日期的《自然》杂志上。

这些发现证实microRNA决定了发育期间叶子的结构差异，俄勒冈州立大学的植物生物学家James Carrington说。由于拟南芥和玉米的最后一个共同祖先是在7千万年前，因此这些发现提示microRNAs行使这样的功能可能已有相当长的历史，他补充说。Martienssen指出，其它研究动物和植物的小组正在分析microRNA的模式以查明它们是否同时出现于一个生物体的不同部位。（生物通编译）