近日，林木遗传育种全国重点实验室（东北林业大学）郑志民教授团队在知名学术期刊Plant Physiology上在线发表了题为“A microRNA396b-Growth Regulating Factor module controls castor seed size by mediating auxin synthesis”的研究论文，该研究揭示了miR396b-GRF4通过影响生长素的生物合成，进而调控蓖麻种子发育的遗传调控基础。
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蓖麻（Ricinus communisL.）是大戟科蓖麻属，多年生木本一年生草本植物，广泛分布于世界各地。蓖麻具有耐干旱、耐盐碱、耐重金属污染等特性。蓖麻作为重要的可再生能源植物，其油脂是生产耐高温润滑油、表面活性剂等产品的重要原料。蓖麻种子大小是影响产量的重要因素，尽管在拟南芥、水稻、玉米等多种物种中影响种子大小的机制已经有所报道，但是调控蓖麻种子发育的机理仍不清楚。本研究通过栽培种DL01和野生种WH11杂交构建遗传群体，通过QTL定位挖掘了一个调控蓖麻种子大小的主效位点qSS3，进一步解析该位点发现qSS3编码miR396b，且通过比对77个不同来源地的蓖麻资源品系重测序数据发现，20个小种子的蓖麻品系均包含该miR396b，而其余57个大种子的蓖麻品系由于17.6 kb的结构变异导致miR396b的丢失。接下来通过双荧光素酶实验以及3’RACE实验验证了miR396b抑制了RcGRF4的表达，并且通过转录组分析挖掘到了RcGRF4下游靶基因RcYUC6，通过双荧光素酶实验，凝胶迁移率实验（EMSA）和酵母单杂交实验（Y1H）结果得出，RcGRF4基因可以通过结合RcYUC6基因启动子进而正向调控其表达。蓖麻种子中的生长素含量测定结果以及激素喷施的结果也证明了IAA含量的不足是蓖麻种子发育缺陷的主要原因。研究总结发现，当miR396b正常发挥功能时，其抑制RcGRF4的表达，最终导致了蓖麻种子中IAA含量不足，从而产生了小种子表型；但当结构变异导致miR396b缺失时，RcGRF4的表达上调，其通过结合生长素合成关键酶RcYUC6的启动子激活其表达，提高了蓖麻种子中IAA的含量，进而促进了蓖麻种子的发育。
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miR396b-RcGRF4-RcYUC6调控蓖麻种子发育的模式图
东北林业大学林学院林木遗传育种全国重点实验室郑志民教授为本文通讯作者，2020级博士研究生王新宇为本文第一作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae422
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