综述:长链非编码RNA:植物非生物胁迫生存的沉默贡献者

【字体: 时间:2025年09月03日 来源:Biochemical and Biophysical Research Communications 2.2

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  这篇综述系统阐述了长链非编码RNA(lncRNAs)在植物应对干旱、盐碱、极端温度等非生物胁迫中的调控机制,重点分析了其通过表观遗传修饰、转录调控及与microRNAs(miRNAs)、转录因子(TFs)互作等多元途径参与胁迫响应的最新研究进展,为作物抗逆育种提供了潜在分子靶点。

  

生物特征与分类
长链非编码RNA(lncRNAs)是长度超过200核苷酸的非编码转录本,具有低表达量、组织特异性及快速进化等特征。根据基因组位置可分为正义链(sense)、反义链(antisense)、双向(bidirectional)和基因间(lincRNA)等类型,其二级结构多样性赋予其作为分子支架、诱饵或信号分子的功能潜力。

功能机制解析
lncRNAs通过四种核心模式调控基因表达:

  1. 1.信号分子:响应胁迫信号激活转录,如水稻中ABA途径相关lncRNA DRIR;
  2. 2.诱饵分子:结合miRNAs(如miR398)或蛋白质缓冲其活性;
  3. 3.指导分子:招募染色质修饰复合体(如PRC2)靶向特定基因座;
  4. 4.支架分子:组装多蛋白复合物协调DNA甲基化或组蛋白修饰。

技术革新推动研究
高通量测序(NGS)与生物信息学工具(如PLncDB、CANTATAdb)加速了lncRNA鉴定。机器学习算法可预测lncRNA-蛋白质互作网络,而CRISPR/Cas9技术实现了功能验证。

胁迫响应中的核心作用

  • 干旱:玉米lncRNA DRP通过调控ZmNAC48增强根系渗透调节;
  • 盐胁迫:拟南芥COOLAIR反义链抑制FLC基因促开花逃避胁迫;
  • 温度应激:小麦lncRNA TAS1a稳定热休克蛋白HSP90 mRNA。

应用前景与挑战
尽管lncRNAs在作物抗逆工程中潜力巨大,但其保守性低、功能冗余及体内递送效率仍是瓶颈。未来需整合单细胞测序与合成生物学技术,开发跨物种保守lncRNA模块库。

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