New Phytologist：MicroRNA528通过靶向编码单子叶植物中含铜蛋白的多种基因调节ROS稳态 | 用户文章

论文标题：MicroRNA528, a hub regulator modulating ROS homeostasis via targeting of a diverse set of genes encoding copper-containing proteins in monocotsMicroRNA528通过靶向编码单子叶植物中含铜蛋白的多种基因调节ROS稳态刊登日期：2019年8月19日发表杂志：New Phytologist影响因子：7.299研究机构：中国科学院华南植物园，华南农业大学

近日，联川合作课题组在New Phytologist上发表了题为“MicroRNA528, a hub regulatormodulating ROS homeostasis via targeting of a diverse set of genes encodingcopper-containing proteins in monocots”的研究论文，文章详细阐述了MicroRNA528通过靶向编码单子叶植物中含铜蛋白的多种基因调节ROS稳态。

植物miRNA调节重要的细胞过程，包括对极端温度的反应，其中活性氧（ROS）通常与之密切相关。miRNA通过序列互补导致mRNA降解和/或翻译抑制来抑制其靶基因的表达。虽然初步研究已经在很大程度上证明了miRNA在植物形态发生和发育过程中的作用，但新兴研究表明植物miRNA在应激反应中也是必不可少的。

在报道的应激反应性miRNA中，有一类特殊的copper microRNAs(Cu-miRNAs），其靶向许多编码含铜蛋白的基因。许多含铜蛋白可作为氧化酶起作用，对应激反应至关重要。温度胁迫，包括冷和热，都会对植物的生长和发育以及采后的质量产生不利影响。以往的研究表明，低温贮藏下香蕉果实的果皮褐变主要是由多酚氧化酶（PPOs）引起的。PPO催化单酚和/或邻二酚氧化成高活性的邻醌，后者又与氧和蛋白质相互作用，产生活性氧（ROS）和典型的棕色色素复合物。而这些与ROS有关的酶，包括PPO，SOD，POD和AAO，都是含铜蛋白。

研究方法

在80％的成熟度下收获果实， 将所有果实浸泡在0.2％（w / v）Sporgon溶液中3分钟以消除表面微生物，随后风干。在该研究中设定三个温度：23℃为空白对照组，6℃为低温处理组，35℃为高温处理组。每个处理组90个果实，分成三小组，每小组30个果实作为生物学重复，并分别包装在0.02mm厚的聚乙烯袋中。在第2,4,5,6,8天收集3个处理组的果皮组织（约50g），立即在液氮中冷冻，并在-80℃下储存备用。第0天的样品作为三个处理组共享的起始点（处理前）。

对温度胁迫下果皮的颜色和硬度进行了测量，评估了果皮中PPO活性和ROS的产生，并测量丙二醛（MDA）含量。提取样本RNA进行小RNA测序及降解组测序并对测序数据进行了分析。随后进行Mac-MIR528和MaPPO在本塞姆氏烟草叶中的瞬时共表达实验。最后进行比较基因组分析。

研究结果

本项研究发现异常温度导致香蕉果实中许多miRNA的丰度发生了广泛的变化，特别是与铜相关的miRNA。其中，miR528在冷胁迫下显著下调，其靶向香蕉中多酚氧化酶（PPO）基因，在香蕉低温胁迫过程中扮演非常重要的角色。低温条件下，香蕉中miR528表达下降，导致PPO基因表达成百倍增加，从而引起活性氧（ROS）水平的上升，最终导致香蕉果皮褐变性状的出现。同时，该研究通过大范围比较基因组分析，发现miR528在不同的单子叶植物中具有不一样的靶向偏好性，但是大部分靶基因都编码含铜相关蛋白，通过参与多样化的氧化还原反应广泛调控植物体内活性氧的代谢平衡。

研究结果证明了miR528在不同单子叶植物的进化中出现了明显的靶基因偏好，其靶位点在基因家族之间/之内的位置不同，这意味着靶基因多样化是一种高度动态化的过程。其广泛靶向编码含铜蛋白基因的能力暗示miR528是调节单子叶植物细胞ROS稳态的关键调节因子。

图 miR528在细胞氧化还原稳态中的作用模型

参考文献

Hong Zhu, Chengjie Chen,JunZeng, Ze Yun, Yuanlong Liu, Hongxia Qu, Yueming Jiang  Xuewu Duan, Rui Xia. MicroRNA528, a hubregulator modulating ROS homeostasis via targeting of a diverse set of genesencoding copper‐containing proteins in monocots. New Phytologist.

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