在不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段和受到外界生物、非生物脅迫時(shí)，生物體需要精細(xì)地調(diào)控基因的表達(dá)水平。近年來(lái)，microRNA (miRNA)在基因精細(xì)調(diào)控中的作用越來(lái)越被重視。miRNA 在真核生物中普遍存在，是 21-24 個(gè)核苷酸的非編碼小 RNA 分子, 通過(guò)負(fù)調(diào)控 mRNA 靶基因的轉(zhuǎn)錄后表達(dá)水平影響動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和疾病發(fā)生等多種生物學(xué)過(guò)程。在植物中，miRNA 參與調(diào)控器官的形態(tài)建成、生長(zhǎng)發(fā)育、種子大小和生物產(chǎn)量、以及抵御外界生物（如病、蟲(chóng)等）和非生物（如干旱、溫度、鹽堿、貧瘠等）脅迫。研究調(diào)控 miRNA 合成代謝的分子機(jī)制，對(duì)于改善農(nóng)作物以及能源植物的產(chǎn)量品質(zhì)和環(huán)境適應(yīng)性具有非常重要的生物學(xué)意義。然而植物 miRNA 是如何產(chǎn)生的，以及在不同的環(huán)境條件下如何精細(xì)調(diào)控基因的表達(dá)水平并不十分清楚。

近年來(lái)，調(diào)控 miRNA 合成的研究已成為小 RNA 領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，許多重要的調(diào)控因子相繼得以鑒定。miRNA 首先由 MIR 基因利用 RNA 聚合酶 2 轉(zhuǎn)錄成 pri-miRNA，然后通過(guò) DCL1 復(fù)合體進(jìn)一步加工為成熟的 miRNA 分子，從而調(diào)控目標(biāo)基因的表達(dá)水平。近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所李勝軍研究組與中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李云海研究組、內(nèi)布拉斯加大學(xué)于彬?qū)嶒?yàn)室合作，利用生物化學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的手段，鑒定了 SMA1 調(diào)控 miRNA 合成的重要功能。該研究分離了一個(gè)發(fā)生點(diǎn)突變的 sma1 突變體，導(dǎo)致植株矮小、花和葉片等器官變小，進(jìn)一步研究揭示 SMA1 在 miRNA 合成的多個(gè)層面發(fā)揮功能：（1）調(diào)控 RNA 聚合酶 II 介導(dǎo)的 pri-miRNA 轉(zhuǎn)錄；（2）與 DCL1 加工復(fù)合體互作影響 pri-miRNA 的加工；（3）調(diào)控 DCL1pre-mRNA 內(nèi)含子的剪切，進(jìn)而影響 DCL1 蛋白的表達(dá)水平。SMA1 基因編碼一個(gè) DEAD-box 結(jié)構(gòu)域蛋白，在真核生物中高度保守。其同源基因 Prp28 在酵母、動(dòng)物中調(diào)控 mRNA 前體（pre-mRNA）內(nèi)含子的剪切。由于在植物中 SMA1 功能缺失導(dǎo)致胚胎致死，該基因在植物中的功能一直未見(jiàn)報(bào)道。 該研究首次揭示了 SMA1 基因調(diào)控 miRNA 合成的新功能，也將為利用生物技術(shù)的手段改善農(nóng)藝性狀提供理論基礎(chǔ)。

該研究成果于 6 月 30 日在線(xiàn)發(fā)表在 Nucleic Acids Research，獲得中科院先驅(qū)行動(dòng)“百人計(jì)劃”的支持。