土壤中的重金屬污染是一個(gè)世界范圍內(nèi)嚴(yán)重的環(huán)境問題，主要是由于一些人為活動(dòng)，如采礦，工業(yè)活動(dòng)和有機(jī)磷的使用等造成。土壤中鎘（Cd）可以很容易地被植物吸收，從而導(dǎo)致各種中毒癥狀，如降低生物量，葉片失綠，抑制根系生長，發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，甚至植株死亡。大量研究表明，在植物中，microRNA（miRNA）參與了眾多至關(guān)重要的生理過程，包括發(fā)育調(diào)控、信號傳導(dǎo)、和脅迫應(yīng)激。miRNA對于植物的重金屬脅迫應(yīng)激反應(yīng)非常重要。大豆(Glycine max)是全球最重要的農(nóng)業(yè)作物之一，土壤中的鎘污染影響大豆種子的產(chǎn)量和質(zhì)量。為此，來自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的年海教授和楊存義教授領(lǐng)銜的課題組對大豆中參與鎘應(yīng)激反應(yīng)的miRNA進(jìn)行了研究，并比較了它們在不同基因型大豆中的表達(dá)模式差異，研究成果發(fā)表在12月刊的PLoS One上。

    研究人員采用一個(gè)包含953個(gè)特異探針的定制的μParaflo®微流體芯片（定制miRNA芯片檢測由聯(lián)川生物承擔(dān)完成），鑒定了經(jīng)鎘處理和未處理的HX3（鎘耐受型）和ZH24（鎘敏感型）大豆株系中miRNA表達(dá)模式的差異。總共鑒定出26個(gè)與鎘應(yīng)激相關(guān)的miRNA，其中有9個(gè)miRNA在兩個(gè)品種中均有發(fā)現(xiàn)，有5個(gè)和12個(gè)miRNA分別在HX3和ZH24中特異表達(dá)。通過qRT-PCR對其中16個(gè)miRNA進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)miRNA具有與芯片檢測結(jié)果相似的表達(dá)模式。

    為了篩查miRNA調(diào)控的靶基因，研究人員利用降解組測序（降解組測序由聯(lián)川生物承擔(dān)完成）并結(jié)合生物信息學(xué)分析，從上述4個(gè)樣本混合的降解組文庫中鑒定到204個(gè)miRNA的376個(gè)靶基因。發(fā)現(xiàn)其中有55個(gè)靶基因被14個(gè)鎘應(yīng)激相關(guān)的miRNA剪切。GO注釋表明，這些靶基因參與了廣泛的生物學(xué)過程。研究人員通過qRT-PCR對其中10個(gè)靶基因的表達(dá)譜進(jìn)行了驗(yàn)證。

    本研究詳細(xì)描述了鎘脅迫下大豆miRNA與其靶基因的應(yīng)答機(jī)制，提供了一個(gè)更好地理解植物重金屬耐受性分子機(jī)制的框架。

* Fang X, Zhao Y, Ma Q, Huang Y, Wang P, et al. (2013) Identification and Comparative Analysis of Cadmium Tolerance-Associated miRNAs and Their Targets in Two Soybean Genotypes. PLoS ONE 8(12): e81471. [article]