棉花是重要的经济作物。细胞质雄性不育系是杂种优势利用的重要基础材料。长链非编码RNA (lncRNA) 是一类在序列上至少200 bp、不具有蛋白编码能力的转录本，参与调控多种重要的生物学过程。但lncRNA调控棉花细胞质雄性不育机制仍不清楚。
近日，JIPB在线发表了中国农业大学农学院华金平教授团队题为“The miR3367-lncRNA67-GhCYP724B module regulates male sterility by modulating brassinosteroids synthesis and interacting with Aorf27 in Gossypium hirsutum”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13802)，论文揭示了miR3367-lncRNA67-GhCYP724B通过协同调控油菜素内酯 (BRs) 合成引起棉花雄性不育、GhCYP724B通过与不育系线粒体特异蛋白Aorf27互作调控雄性不育的分子机制，为深入理解棉花细胞质雄性不育发生机理提供了新线索。
该论文通过对比棉花细胞质雄性不育系2074A及其保持系2074B花药lncRNA表达谱，鉴定到保持系特异高表达转录本lncRNA67。LncRNA67及其靶基因GhCYP724B均在可育材料花蕾中高表达，GhCYP724B编码BRs合成起始阶段的关键限速酶C-22α羟基化酶，该酶与GhDIM和GhCYP90B相互作用，共同调控BRs合成。分别沉默或者敲除棉花lncRNA67、GhCYP724B，棉花BRs活性成分降低，表现出雄性不育及植株株高降低 (图1)；利用病毒介导的基因沉默 (VIGS) 方法沉默GhDIM和GhCYP90B，棉花育性下降。
图1. 沉默lncRNA67和GhCYP724B导致棉花雄性不育及植株株高降低
研究发现，miR3367靶向GhCYP724B，在转录水平调控GhCYP724B；而lncRNA67作为miR3367的内源性靶标模拟物 (eTM)，结合miR3367，从而阻止miR3367对GhCYP724B的切割作用 (图2)。
图2. lncRNA67作为miR3367的内源性靶标模拟物调控GhCYP724B表达
进一步研究发现，GhCYP724B可以与哈克尼西棉细胞质特异高表达的线粒体蛋白Aorf27互作 (图3)；在烟草及酵母中过表达Aorf27，发现Aorf对细胞有致死作用，且可以抑制烟草花粉发育。
图3. GhCYP724B与线粒体蛋白Aorf27的特异互作
综上所述，本研究阐明了: (1) 长链非编码RNA lncRNA67调控棉花雄性不育的作用机理，明确了靶基因GhCYP724B的生物学功能，解析了miR3367-lncRNA67-GhCYP724B互作网络调控棉花雄性育性的分子机理。(2) GhCYP724B可能作为调节因子与线粒体蛋白Aorf27互作且影响其表达的作用机制，从而调控棉花育性。该研究结果为解析棉花雄性不育机理提供了新的理论基础。
中国农业大学郭安慧博士和聂虎帅博士为该论文的共同第一作者，中国农业大学华金平教授为通讯作者。中国科学院植物研究所朱生伟副研究员、中国农业大学赵楠博士、程成博士，在读博士生李斌、李惠静、姜凯云参与了本研究。该研究获得国家自然科学基金 (32372128、32201713)、中国博士后科学基金 (2020M680766) 的资助。
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