南京林业大学解析miR160-ARF17s模块对林木不定根发生的调控机制学术资讯

来源：植物科学最前沿

根深才能叶茂，根系是植物繁茂和逆境适应的基础。根据根的起源及发生部位不同，可将其分为定根（主根和侧根）和不定根两类。胚根突破种皮发育成主根（或称初生根），在主根上产生的各级大小分支都称为侧根，这两者都发端于固定的部位。而不定根发生的位置不定、时序不定，多见于下胚轴、茎和叶。插穗的“不定”生根及其应答逆境胁迫的可塑性发育，既是林木无性系选育与推广的关键，也关乎林木在复杂土壤环境中的资源获取方式。近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了南京林业大学完成的题为“The peu-miR160a−PeARF17.1/PeARF17.2 module participates in the adventitious root development of poplar”的研究论文，解析了miR160-ARF17s模块对林木不定根发生的调控机制。

作为林木基础生物学研究的模式树种，杨树茎段不定根发生过程与拟南芥叶片不定根发生模型有相似之处，WOX11、WOX5等功能基因的时空表达特异性是杨树不定根原基形成的关键，而一些微小RNA（miRNA）通过靶向切割生长素信号转导途径中核心组分调控不定根发生。但仍然有许多基本问题尚不清楚。该研究首先验证了peu-miR160a可以同时靶向PeARF10.1、PeARF16.1、PeARF16.2、PeARF16.3、PeARF17.1和PeARF17.2等6个生长素响应因子家族基因，并通过原生质体瞬时表达体系定性和定量分析了peu-miR160a与6个靶基因之间的相互作用。紧接着该研究采用多位点同义突变和遗传转化策略进一步阐释了peu-miR160a及其靶基因对不定根发育的调控功能。在拟南芥中过表达miR160a或miR160c会促进不定根的起始和伸长，而在杨树中过表达peu-miR160a将抑制不定根的起始和伸长、促进侧根发生，并表现出植株矮化、茎节间变短等表型变化。过表达PeARF17.1转基因杨树的不定根数与长度均显著增加，且地上部分丛生状、无明显主干；而mPeARF17.2的过量表达也会显著提高不定根数，但影响不定根长和地上组织的生长发育。这些结果揭示了miR160-ARF17s模块在杨树生长发育中发挥不同的调控功能。

不定根的发生及形态建成具有很大的可塑性，决定着林木繁殖、产量、抗性及适应性。林业生产实践中也经常出现部分优良无性系由于扦插生根困难，限制了它们在干旱、盐碱、滩涂等困难立地的推广造林。在杨树中开展不定根发生发育的分子调控基础研究不仅有助于丰富和拓展植物器官发生与形态建成的理论基础，也为增强林木逆境适应性及改良扦插生根性状提供重要的科学依据。

南京林业大学林木遗传育种学科的刘思安博士（现就职于扬州大学）和杨春霞博士（现就职于江西省林科院）为本文并列第一作者，胥猛教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）资助。

来源：frontiersin 植物科学最前沿

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