【Mol Plant 】中国农科院作科所李文学团队揭示lncRNA调控玉米耐受低磷胁迫新机制

以下文章来源于Mol Plant植物科学 ，作者Wenxue Li

尽管土壤中存在大量的磷，但磷在土壤中的扩散系数低、易被土壤固定，导致磷在大多数土壤中的生物有效性极差。植物在长期的进化过程中形成了一系列适应低磷胁迫的机制，譬如磷响应基因的表达。多个研究证实miR399-PHO2调控通路在植物适应磷胁迫中起到重要作用。除PHO2外，生物信息分析表明磷转运蛋白（PHT）也是miR399的靶基因。传统观点认为miRNA在转录后或翻译水平负调控靶基因的表达，这与缺磷胁迫同时诱导miR399、PHTs的表达矛盾。

2023年6月1日，Molecular Plant 在线发表了中国农业科学院李文学研究员团队题为“The long-noncoding RNA PILNCR2 increases low phosphate tolerance in maize by interfering with miRNA399-guided cleavage of ZmPHT1s”的研究论文。该研究系统研究了长链非编码RNA PILNCR2、miR399与PHTs的关系，发现PILNCR2通过干扰miR399对PHTs的切割，进而平衡磷胁迫下玉米的生长与磷素的吸收。

该研究首先通过改良5´-RACE证实ZmPHT1;1、ZmPHT1;3和ZmPHT1;13是ZmmiRNA399的靶基因；分析链专一性转录组文库发现来源于ZmPHT1;1反义链的长链非编码RNA PILNCR2。PILNCR2主要位于细胞质中，其转录依赖于RNA polymerase II。RNA-RNA互作实验、核糖核酸酶保护实验以及烟草瞬时表达实验证实PILNCR2与ZmPHT1s形成双链，保护ZmPHT1s不被miR399切割。

为了进一步研究PILNCR2的生物学功能，研究人员构建了PILNCR2过表达、敲除及敲减转基因玉米。过表达PILNCR2增强玉米吸收磷的能力，进而增加玉米对低磷胁迫的耐受性；与此相反，敲除和敲减PILNCR2转基因玉米吸收磷能力下降、对磷胁迫更加敏感。此外，在miR399过表达玉米中出现的磷中毒现象在PILNCR2敲除/miR399过表达转基因玉米中消失。

本研究揭示了PILNCR2、ZmPHT1s和ZmmiR399之间的互作关系，并详细解析了这种互作关系在玉米耐受低磷胁迫中的作用机制。该研究不仅有助于理解lncRNA在植物适应养分胁迫中的作用，也为理解lncRNA影响植物miRNA功能提供了新思路。

中国农业科学院作物科学研究所已出站博士后王雅菲为论文第一作者，中国农业大学资环学院博士生王忠华为论文共同第一作者，中国农业科学院作物科学研究所李文学研究员为论文通讯作者，中国农业大学资环学院邹春琴教授参加了该项研究工作。该研究获得国家重点研发计划项目（2021YFF1000500）和中国农业科学院科技创新工程的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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