浙江大学发现miR164-NAC途径调控果实采后成熟衰老

来源：植物科学最前沿

近日，New Phytologist在线发表了题为“Genome-wide analysis of coding and non-coding RNA reveals a conserved miR164-NAC regulatory pathway for fruit ripening”的研究论文。

该论文揭示了miR164和NAC转录因子对猕猴桃采后成熟的调控机制。同时，该论文认为miR164-NAC途径调控果实成熟衰老可能在不同果实中广泛存在，为果实采后调控提供了新方向。

果实的采后后熟衰老是一程序化过程，解析该过程的调控通路和机制有助于更好的调控后熟衰老进程，以达到减损增效的目的。近年来，课题组以猕猴桃、柿等原产于我国的果树果实为材料，研究了品质及后熟衰老的转录调控机制。

在研究过程中，发现了大量具有关联性的转录因子及结构基因，但其中仅有极少量的转录因子对品质及后熟衰老具有显著的转录调控效应（猕猴桃AdDof3-AdBAM，Zhang等，Plant Physiol，2018；柿ERF-WRKY，Zhu等，J Exp Bot，2018；Plant Physiol，2019；猕猴桃/柿ERF-XTH，Yin等，Plant Physiol，2010；Wang等，Plant Biotechnol J，2017），类似的现象在其他植物研究中也广泛存在，推测这些具有关联性基因存在其他调控机制。

本文利用猕猴桃果实为材料，利用乙烯和1-MCP（乙烯受体抑制剂）处理定向调控果实后熟进程。基于猕猴桃基因组，进行了小RNA组、降解组和转录组测序分析，在猕猴桃中鉴定了271非编码基因能够生成microRNA，并发现Ade-miR164-AdNAC6/7这个途径可能参与猕猴桃果实成熟衰老的调控。

通过荧光定量PCR和萤火虫荧光报告试验发现Ade-miR164和它的一个前体序列Ade-MIR164b被乙烯显著抑制，并且与AdNAC6/7的表达呈现一个负相关的趋势。进一步利用降解组分析和双荧光素酶实验，证明了Ade-miR164参与调控NAC6/7的表达，并确定了其靶位点。

通过野生NAC6/7序列和突变NAC6m/7m序列进行双荧光素酶实验发现NAC6/7通过激活启动子参与猕猴桃的乙烯生物合成（AdACS1与AdACO1）、细胞壁降解（AdMAN1）和香气的合成（AaTPS1），并结合EMSA验证了其结合位点。进一步的实验发现，Ade-miR164能够通过影响NAC6/7蛋白含量，进而影响NAC6/7同源或异源的互作蛋白在细胞核内的积累。

作者通过miR164的靶基因同源比对和双荧光素酶实验认为miR164-NAC调控果实成熟衰老在不同水果中保守存在。论文研究不仅创新了果实后熟衰老调控新机制，同时发现了保守的miR164的新型生物学功能。

图1 多组学的关联分析

图2 不同果实中miR164-NAC调控通路的验证

该论文第一作者为浙江大学博士研究生王文球，通讯作者为浙江大学殷学仁教授，新西兰植物与食品研究所Andrew C. Allan教授为共同通讯作者。中科院武汉植物园李大卫博士参与了论文部分研究与结果讨论，论文得到了新西兰皇家科学院Ian Ferguson院士的指导和支持，也得到了国家重点研发计划项目（2018YFD1000200）、国家自然科学基金优青项目（31722042）、浙江省自然科学基金杰青项目（LR16C150001）、霍英东基金（161028）、111计划（B17039）等项目的资助。