Plant Cell | 李磊团队与合作者解析调控管状分子分化的miRNA网络
出现了特化的维管组织（包括木质部和韧皮部）的维管植物，是陆生植物进化的一个关键里程碑。木质部主要由管状分子（Tracheary element, TE）组成，负责将水分和矿物质从根部输送到植物的其他部位。值得注意的是，木制化的TE是功能上已死亡的细胞，为高效的水分传导进行了优化。木质部TE的形成涉及分生细胞的多步分化，这一复杂的分化过程受到激素、降解酶网络和转录因子的精细调控。MicroRNA（miRNA）是动植物中广泛存在的一类单链核酸调控因子，主要在转录后水平与转录因子指导的转录调控协同决定靶基因的时空表达。虽然单个miRNA参与调控TE分化的报导已不鲜见，但对TE分化中miRNA网络的整体作用仍所知甚少。
近日，北京大学现代农业研究院/潍坊现代农业山东省实验室/小麦育种全国重点实验室李磊研究员团队与北京大学生命科学学院学院贺新强教授团队合作，在Plant Cell 在线发表了题为《MicroRNA analysis reveals two modules that antagonistically regulate xylem tracheary element development in Arabidopsis》的研究论文。该研究采用拟南芥叶片维管细胞诱导培养系统（VISUAL），分析了拟南芥TE分化过程中的miRNA组，建立了在TE分化不同阶段发挥调控作用的miRNA共表达网络，并发现网络中存在两个负相关的模块，每个模块均表现出模块内的强正相关和模块间的强负相关（图1A）。因此，TE分化和维管发育中可能存在两个起相反作用的miRNA模块，一个模块促进命运决定和TE分化起始，而另一个模块抑制次生细胞壁的形成和TE分化。通过分子遗传方法，对两个模块中的代表性miRNA进行了功能分析。与miR408作为第一个模块中的关键节点一致，实验结果表明miR408确实促进形成层形成和TE分化（图1B）。而第二个模块中的miR163，确实抑制次生细胞壁的形成和TE分化，与其作为TE成熟模块中的关键节点相符（图1C）。最后，研究人员还发现杨树木质部发育中的miRNA共表达网络也由两个负相关模块组成，其中包含了与拟南芥同源的miRNA。因此，miRNA共表达网络中的两个负相关模块可能是TE发育中的保守机制。这些发现为木质部TE分化调控提供了新的见解，也为遗传改造木质部组成提供了新的思路。
李磊研究员与贺新强教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委和泰山学者等项目的支持。
原文链接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article-abstract/doi/10.1093/plcell/koaf011/7951372?redirectedFrom=fulltext
