JIPB | 上海市农业科学院系统综述miR396的调控网络与育种潜力

植物在生长发育过程中, 既要完成器官建成、繁殖和产量形成, 又必须持续应对干旱、盐胁迫、高低温、虫害和病原侵染等复杂环境挑战。如何在“生长”与“生存”之间实现动态平衡, 一直是植物生物学研究的核心问题。近年来, microRNA作为植物发育和环境响应的重要调控因子备受关注, 其中miR396–GRF调控模块因其高度保守性和广泛功能, 逐渐成为该领域的研究热点。

近年来, miR396研究的一个重要拓展方向, 是其对作物产量形成和再生能力中的影响。该综述指出, 在水稻、大豆等作物中, 调控miR396或解除其对部分GRF的抑制, 可显著影响粒型、粒数、穗部结构和最终产量 (图2)。与此同时, miR396–GRF/GIF模块还被证实与植物细胞的重编程及再生效率密切相关, 相关研究已为攻克部分作物“难转化、难再生”的技术瓶颈提供了新思路。这些进展表明, miR396–GRF模块正从基础发育调控研究, 逐步走向作物生物技术与分子设计育种的应用前沿。

除发育和产量方面的功能外, 文章还系统总结了miR396在干旱、盐胁迫、高温、低温、虫害、线虫寄生和病原侵染中的功能 (图3、4)。现有研究表明, miR396在不同物种、不同组织和不同逆境条件下的作用并不完全一致。例如, 在某些情境中, miR396上调有助于逆境适应; 而在另一些情境下, 降低miR396活性反而能够增强耐盐、抗虫或抗病能力。这说明miR396–GRF模块并非简单的“正”或“负”向调控开关, 而是精细协调生长与防御权衡的动态网络中的重要节点。

miR396–GRF模块兼具保守性、可塑性和可操作性, 是极具潜力的精准育种靶点。通过编辑MIR396基因本身、改造GRF上的miR396结合位点, 或实现组织特异性及时空精准调控, 未来有望同步优化作物的产量、再生能力和抗逆性, 并有效规避其负面效应。

上海市农业科学院助理研究员杨航和副研究员闫影为该论文共同第一作者, 时振英研究员和吴书俊研究员为共同通讯作者。该研究得到了上海市自然科学基金、上海市科技兴农技术创新项目等项目的资助。

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