本網(wǎng)訊 近日，學(xué)校農(nóng)學(xué)院/生命科學(xué)學(xué)院作物抗逆育種與減災(zāi)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室的江海洋和姜鵬飛教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合農(nóng)學(xué)院魏鵬程教授和清華大學(xué)戚益軍教授在phasiRNA與水稻雄性育性調(diào)控機(jī)制方向取得原創(chuàng)性進(jìn)展。相關(guān)結(jié)果以“A phased small interfering RNA acts in an OsAGO2-dependent manner to mediate OsARF7 cleavage and promote male fertility in rice”為題發(fā)表在知名期刊《Plant Communications》（2025 IF=11.5 中科院一區(qū)）上。該研究揭示了一個(gè)５’端堿基為Ａ的21-nt phasiRNA（ophasiR1_1）通過(guò)介導(dǎo)OsAGO2切割OsARF7轉(zhuǎn)錄本正向調(diào)控水稻雄性育性。該研究拓寬了phasiRNA功能通路，揭示了一條調(diào)控水稻雄性育性的新途徑。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，雄性育性直接決定農(nóng)作物產(chǎn)量。同時(shí)，雄性不育也可被用于雜交制種。在單子葉植物（如水稻、玉米）的花藥中，特異表達(dá)著上萬(wàn)條不同序列的21-nt phasiRNA（phased small interfering RNA）。作為一類(lèi)特殊的小RNA（sRNA），其與雄性育性密切相關(guān)，但哪些phasiRNA有調(diào)控雄性育性的功能仍不清楚。含有不同5’端堿基和不同長(zhǎng)度的sRNA會(huì)被不同的AGO蛋白識(shí)別并結(jié)合，進(jìn)而介導(dǎo)AGO蛋白沉默特定靶標(biāo)基因表達(dá)。目前，21-nt phasiRNA被認(rèn)為通過(guò)AGO5蛋白（識(shí)別5’C的sRNA）發(fā)揮功能，早期雄性生殖細(xì)胞中5’-C的phasiRNA可占據(jù)總phasiRNA的90%以上。是否存在其他5’堿基的phasiRNA通過(guò)AGO5以外的AGO蛋白調(diào)控雄性育性還有待研究。
本研究通過(guò)篩選水稻雄性生殖細(xì)胞的降解組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一條在多個(gè)水稻品種中保守切割靶標(biāo)基因的5’-A21-nt phasiRNA，命名為ophasiR1_1。利用CRISPR/Cas9敲除ophasiR1_1以及利用STTM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行特異性敲低，都會(huì)導(dǎo)致水稻花粉活性和結(jié)實(shí)率的顯著降低。進(jìn)一步的分子實(shí)驗(yàn)和遺傳學(xué)分析表明ophasiR1_1并非依賴(lài)AGO5，而是依賴(lài)AGO2介導(dǎo)切割生長(zhǎng)素響應(yīng)因子OsARF7的轉(zhuǎn)錄本來(lái)調(diào)控雄性育性。OsARF7在早期花藥中表達(dá)量較低，隨后逐漸升高。OsphasiR1_1-OsAGO2在早期花藥中將OsARF7表達(dá)水平限制在較低范圍內(nèi)，osphasiR1_1的功能缺失會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子OsARF7表達(dá)的提前釋放，進(jìn)而過(guò)度激活下游UBL404和cHSP70-4等育性相關(guān)基因的表達(dá)，最終損害水稻雄性育性。
該工作不僅回答了領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于“單個(gè)phasiRNA是否有功能”的長(zhǎng)期疑惑，還揭示了osphasiRNA-OsAGO2-OsARF7的水稻雄性育性調(diào)控新分子通路，拓展了人們對(duì)phasiRNA功能機(jī)制的認(rèn)知，為作物遺傳改良和雜交育種提供了理論依據(jù)和潛在靶點(diǎn)。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為本文第一單位，博士生邵亮、邱可立、徐睿及碩士生周健凱為本文的共同第一作者。江海洋教授、姜鵬飛教授、魏鵬程教授以及清華大學(xué)戚益軍教授為該論文的共同通訊作者。程備久教授和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙忠教授為本研究提供了寶貴建議。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（32200283）、安徽省高校優(yōu)青項(xiàng)目（2022AH030094）以及安農(nóng)大人才引進(jìn)項(xiàng)目（rc422202）的資金支持。
原文鏈接：https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(26)00096-9
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文：姜鵬飛
一審：王曉波
二審：劉加華
三審：林婷婷
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