于雅潔，李紹清

（武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/雜交水稻國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072）

MicroRNA（miRNA）是長(zhǎng)度為 20~24 nt 的一種內(nèi)源性非編碼小分子RNA，在動(dòng)植物體內(nèi)都大量存在［1，2］。水稻（Oryza sativaL.）作為重要的糧食作物，為全球超過1/5 人口提供口糧，但各種生物及非生物脅迫均會(huì)對(duì)水稻質(zhì)量及產(chǎn)量產(chǎn)生影響。因而如何提高水稻應(yīng)對(duì)脅迫的能力，并提高水稻產(chǎn)量成為科學(xué)家們研究的重點(diǎn)。本研究論述了miRNA 在增加水稻產(chǎn)量和應(yīng)對(duì)水稻脅迫方面的作用，以期為水稻種質(zhì)資源挖掘和品種改良提供新的研究思路。

1 miRNA 的發(fā)現(xiàn)及作用機(jī)制

1.1 miRNA 的發(fā)現(xiàn)

1993 年，研究秀麗隱桿線蟲的生物學(xué)家在線蟲中發(fā)現(xiàn)了一種常見的21 個(gè)核苷酸的RNA 片段，將其命名為lin-4。lin-4抑制了核蛋白lin-14 的表達(dá)，通過該方式調(diào)節(jié)線蟲發(fā)育［3］。

2000 年，科學(xué)家在線蟲中又發(fā)現(xiàn)了一種small RNA。同lin-4類似的是，該small RNA 也可以通過結(jié)合一些靶基因mRNA的3′-UTR 而調(diào)節(jié)線蟲的發(fā)育，這種 small RNA 被命名為let-7［4］。

為了探究植物中是否存在miRNA，2002 年，遺傳學(xué)家從擬南芥中分離出了許多微小的RNA 片段，通過克隆所有在microRNA 大小范圍內(nèi)的RNA 并分析了它們序列的某些特征，發(fā)現(xiàn)了16 個(gè)miRNA，并將其命名為miR156至miR171，這是首次在植物中發(fā)現(xiàn) miRNA 的存在［5］。

近年來，隨著高通量測(cè)序技術(shù)逐漸成熟，已經(jīng)從多種動(dòng)植物中鑒定出38 589 條保守的或物種特異的miRNA［6，7］。 這 充 分 說 明 miRNA 研 究 領(lǐng) 域 快 速 發(fā)展，并從側(cè)面證明miRNA 廣泛參與動(dòng)植物的生理生化過程。

1.2 miRNA 的作用機(jī)制

動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)的miRNA 均為短序列RNA，不會(huì)編碼蛋白質(zhì)，并且都有很高的保守性［8］。動(dòng)物和植物在miRNA 產(chǎn)生方式上存在差異，并且植物miR?NA 和動(dòng)物miRNA 在進(jìn)化上是獨(dú)立進(jìn)行的，因此植物和動(dòng)物的miRNA 在序列、前體以及成熟過程等方面都有所區(qū)別［9-11］。

動(dòng)物miRNA 在進(jìn)化上非常保守，線蟲體內(nèi)55%的miRNA 都可以在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)其同源物［12］。miR?NA 在動(dòng)物中與靶基因 mRNA 的 3′UTR 區(qū)特異結(jié)合，從而引起mRNA 的降解或抑制蛋白的翻譯。其中miRNA 中心位點(diǎn)處與靶基因的結(jié)合允許一定數(shù)量的堿基錯(cuò)配［13，14］。動(dòng)物中大多數(shù) miRNA 是 RNA 聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物，但一些人類miRNA 已被證明是RNA 聚合酶Ⅲ活性的產(chǎn)物［13，15］。

植物miRNA 的合成過程十分精確，miRNA 與靶基因編碼區(qū)特定位點(diǎn)在植物中會(huì)以完全互補(bǔ)（或接近完全互補(bǔ)）的方式結(jié)合。通過切割靶基因的mRNA，植物 miRNA 對(duì)其進(jìn)行調(diào)控［9］。

2 miRNA 對(duì)水稻生物脅迫的調(diào)控

全球1/5 的人口以稻米為主要糧食作物。雖然近幾十年來水稻產(chǎn)量持續(xù)增加，但伴隨著農(nóng)藥的廣泛使用，水稻生產(chǎn)中病原菌耐藥性現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，病害發(fā)生越來越頻繁，病原菌逐漸成為全球水稻生產(chǎn)的主要威脅之一，因此迫切需要提高水稻植株抵御有害微生物的能力，研究發(fā)現(xiàn)miRNA 可以從多種途徑調(diào)控水稻的生物脅迫響應(yīng)，因而miRNA 成為水稻抗病的一個(gè)重要突破口。

2.1 miRNA 對(duì)水稻應(yīng)對(duì)稻瘟病的調(diào)控

稻瘟病會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)量產(chǎn)生很大的威脅，因而明晰稻瘟病的發(fā)病機(jī)制及采取有效的預(yù)防措施成為穩(wěn)定水稻產(chǎn)量的重要措施之一。

OsmiR7695是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的參與稻瘟病調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的miRNA，通過負(fù)調(diào)控其靶基因OsNramp、OsmiR7695可以促進(jìn)水稻對(duì)稻瘟病的抗性［16］。Li等［17］通過對(duì)正常條件下以及在稻瘟病感染時(shí)易感植株和抗性植株的小RNA 文庫進(jìn)行深度測(cè)序，發(fā)現(xiàn)過表達(dá)OsmiR160a和OsmiR398b的轉(zhuǎn)基因水稻植株同樣表現(xiàn)出對(duì)稻瘟病的抗性增強(qiáng)。通過對(duì)感病植株和抗性植株的分析，Li 等［18］發(fā)現(xiàn)OsmiR169a的表達(dá)量在感病植株中明顯上升。并且NF-YA 的家族成員作為OsmiR169a的靶基因，其表達(dá)量在過表達(dá)OsmiR169a的植株中呈下降的趨勢(shì)。這一結(jié)果暗示著OsmiR169通過抑制NF-YA基因的表達(dá)從而在水稻對(duì)稻瘟病菌的免疫中起負(fù)調(diào)控作用。在水稻對(duì)稻瘟病的抵御中，ARF12基因同樣起到重要作用，ARF12是OsmiR167d的靶基因，在過表達(dá)OsmiR167d的植株中觀察到該基因的表達(dá)量降低，同時(shí)伴隨著植株對(duì)稻瘟病的抗性降低，因此OsmiR167d-ARF12調(diào)控模塊在提高水稻抗病性方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值［19］。作為抗稻瘟病的陽性因子，OsTCP21受OsmiR319b的調(diào)控。在過表達(dá)OsmiR319b的植株中，OsTCP21的表達(dá)量降低，而與OsTCP21表達(dá)相關(guān)的OsLOX2/5的表達(dá)量同樣呈降低的趨勢(shì)，最終導(dǎo)致植株對(duì)稻瘟病抗病性下降［20］。OsmiR396是水稻中十分重要的小RNA 家族之一，通過抑制多個(gè)不同Os?GRFs因子的表達(dá)，OsmiR396負(fù)調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病的抗性，在過表達(dá)OsmiR396后，水稻對(duì)稻瘟病的抗性下降［21］。植物在防御稻瘟病中的一個(gè)有效方法是通過RNAi 系統(tǒng)識(shí)別和破壞病毒產(chǎn)生的RNA 分子，而這一過程依賴AGO 家族蛋白，其中就包括AGO1。而 Wu 等［22］發(fā)現(xiàn)，OsmiR168會(huì)負(fù)調(diào)控植物內(nèi)AGO1 的表達(dá)，且在感病植株中觀察到OsmiR168的表達(dá)量上升，除了AGO1 之外，AGO18 可以通過與OsmiR168結(jié)合，降低其對(duì)AGO1 的影響，從而增強(qiáng)植株的抗病性。

2.2 miRNA 對(duì)水稻應(yīng)對(duì)條紋葉枯病的調(diào)控

在水稻的常見病害中，條紋葉枯病會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)量造成嚴(yán)重的威脅，因而控制水稻條紋葉枯病的發(fā)病也是現(xiàn)階段科學(xué)家們需要攻克的難題之一。

在水稻中，通過抑制OsmiR171b的表達(dá)，Tong等［23］發(fā)現(xiàn)水稻表現(xiàn)出葉片發(fā)育遲緩且葉綠素含量降低的癥狀，而這一癥狀與水稻感染條紋葉枯病的癥狀相似。過表達(dá)OsmiR171b的水稻中對(duì)條紋葉枯病的敏感性降低，且條紋葉枯病的癥狀減輕。Wang等［24］發(fā)現(xiàn)OsmiR444是 影 響抗 病 毒 信 號(hào) 傳遞 到OsRDR1的關(guān)鍵因素，水稻在被病毒感染后體內(nèi)Os?miR444的表達(dá)增強(qiáng)。隨后，OsmiR444的過表達(dá)進(jìn)一步增強(qiáng)了水稻對(duì)條紋葉枯病的抗性，而抗性的上調(diào)則是通過上調(diào)OsRDR1的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。通過進(jìn)一步分析，他們發(fā)現(xiàn)在OsmiR444上調(diào)后，OsMADS23、Os?MADS27a和OsMADS57作為OsmiR444的靶基因，其對(duì)OsRDR1轉(zhuǎn)錄的抑制作用被降低。這些結(jié)果表明，一個(gè)OsmiR444及其MADS box 靶點(diǎn)直接控制OsRDR1轉(zhuǎn)錄從而參與水稻抗條紋葉枯病的調(diào)控。

為了研究水稻對(duì)條紋葉枯病的反應(yīng)，Yang 等［25］通過深度測(cè)序篩選出了與條紋葉枯病相關(guān)的miR?NA 及mRNA，并進(jìn)一步通過qRT-PCR 分析所選的miRNA 及mRNA 的表達(dá)差異發(fā)現(xiàn)，針對(duì)條紋葉枯病，OsmiR1423-5p和OsmiR1870-5p表達(dá)上調(diào)，其對(duì)應(yīng)的靶標(biāo)基因RPM1和EFRmRNA 表達(dá)下調(diào)，這證明通過上調(diào)相應(yīng)miRNA 的表達(dá)，植物會(huì)對(duì)條紋葉枯病產(chǎn)生相應(yīng)的抵御反應(yīng)。相似地，Yao 等［26］前期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)OsmiR528通過調(diào)控其靶標(biāo)基因L Ascorbate Oxidase（AO）的表達(dá)，植物表現(xiàn)出對(duì)條紋葉枯病抗性降低，說明OsmiR528在植物應(yīng)對(duì)條紋葉枯病中起負(fù)調(diào)控作用，而后期他們發(fā)現(xiàn)，OsmiR528-AO這一防御模塊是由轉(zhuǎn)錄因子SPL9 所調(diào)控，通過特異性結(jié)合OsmiR528啟動(dòng)子區(qū)域，SPL9 可以正向調(diào)控Os?miR528的表達(dá)，進(jìn)一步降低AOmRNA 的水平，從而導(dǎo)致水稻對(duì)條紋葉枯病的抗性降低。

3 miRNA 對(duì)水稻非生物脅迫的調(diào)控

非生物脅迫特別是干旱、鹽堿等是限制植物生長(zhǎng)、發(fā)育和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的因素。因此，如何在外界環(huán)境不利于水稻生長(zhǎng)的情況下，通過水稻體內(nèi)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)積極應(yīng)對(duì)非生物脅迫，進(jìn)而降低外界環(huán)境對(duì)水稻生長(zhǎng)的不利影響，這成為了科學(xué)家需要攻克的難點(diǎn)。

3.1 miRNA 對(duì)水稻應(yīng)對(duì)干旱的調(diào)控

在水稻生產(chǎn)中，由于降雨不足造成的干旱往往會(huì)限制水稻的產(chǎn)量。Zhang 等［27］通過對(duì)水稻中miR?NA 敲除株系的大規(guī)模篩選，鑒定出OsmiR166敲除株系（STTM166）的植物表現(xiàn)出卷葉表型，而該表型通常是水稻受到干旱脅迫時(shí)所表現(xiàn)的。STTM166水稻植株的葉片具有較小的球狀細(xì)胞和異常的厚壁細(xì)胞，并且STTM166 植株氣孔導(dǎo)度降低，蒸騰速率降低，這些變化可以有效地減少植株體內(nèi)水分的蒸發(fā)。敲除OsmiR166后，水稻發(fā)生了形態(tài)變化，從而一定程度獲得抗旱性。Xia 等［28］通過研究發(fā)現(xiàn)，作為水稻生長(zhǎng)素受體OsTIR1和OsAFB2可以被OsmiR393靶向調(diào)節(jié)。過表達(dá)OsmiR393后，水稻植株的抗旱性降低。Fang 等［29］在研究中發(fā)現(xiàn)，OsmiR164靶向的NAC基因是水稻抗旱性的負(fù)調(diào)控因子，在水稻中有6 個(gè)OsmiR164靶向的NAC基因（OMTN1至OMTN6），OMTN2、OMTN3、OMTN4、OMTN6過表達(dá)對(duì)生殖期抗旱性有負(fù)向影響。Tian 等［30］則證明了OsmiR162b通過調(diào)節(jié)其靶標(biāo)基因OsTRE1的表達(dá)增加了水稻的抗旱性。

3.2 miRNA 對(duì)水稻應(yīng)對(duì)冷脅迫的調(diào)控

環(huán)境條件對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響。除了干旱條件之外，冷脅迫同樣是阻礙作物生長(zhǎng)和導(dǎo)致減產(chǎn)的環(huán)境脅迫之一。

Xu 等［31］在對(duì)水稻的低溫脅迫中通過用富氫水預(yù)處理，模擬冷脅迫時(shí)內(nèi)源H2產(chǎn)生的生理誘導(dǎo)，而H2的耐冷能力與miRNA（包括OsmiR398和OsmiR319）及其靶基因（包括CSD1、CSD2、PCF5和PCF8）表達(dá)水平的變化有部分關(guān)系。Tang等［32］發(fā)現(xiàn)，水稻中轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控許多與植物耐低溫相關(guān)的應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)。OsmiR528通過靶向OsMYB30 的正調(diào)節(jié)蛋白基因（Os06g06050）的F-box區(qū)域，降低了轉(zhuǎn)錄因子OsMYB30的表達(dá)。在OsmiR528轉(zhuǎn)基因水稻中，OsMYB30 表達(dá)降低導(dǎo)致 OsBMY2、OsBMY6 和 OsBMY10 表達(dá)增加，提示OsmiR528通過調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)來提高低溫耐受性。

3.3 miRNA 對(duì)水稻應(yīng)對(duì)鎘污染的調(diào)控

有毒重金屬由于其不可降解的性質(zhì)，可以在植物中積累，最終影響人體健康。作為一種非必需的的重金屬，鎘污染是造成食物鏈污染的最重要因素之一，且鎘對(duì)植物有著很高的毒性。

為了研究miRNA 在鎘脅迫下的響應(yīng)功能，Ding等［33］使用微陣列分析了miRNA 在鎘脅迫水稻中的表達(dá)情況。在對(duì)miRNA 在水稻中鎘調(diào)控的研究中，Ding 等［34］發(fā)現(xiàn)在鎘脅迫下，水稻中OsmiR192過表達(dá)抑制了種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。OsmiR390的表達(dá)水平在鎘脅迫下顯著下調(diào)。因此作為OsmiR390的靶基因，OsSRK在鎘脅迫下表達(dá)水平上升。與野生型水稻相比，過表達(dá)OsmiR390的轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)鎘的耐受性降低，積累的鎘量增加。與此同時(shí)，OsSRK在過表達(dá)OsmiR390植物中的表達(dá)較野生型少。這些結(jié)果證明，OsmiR390是水稻抗鎘脅迫的負(fù)調(diào)控因子［35］。2017 年，Ding 等［36］又通過研究發(fā)現(xiàn)了Os?miR268在水稻鎘脅迫中的作用。在鎘脅迫下，水稻中OsmiR268的表達(dá)明顯受到影響。鎘處理下的植株中OsmiR268靶基因NRAMP3的表達(dá)顯著降低。OsmiR268的過表達(dá)則使水稻幼苗在鎘脅迫下的生長(zhǎng)被抑制。過表達(dá)OsmiR268的植株葉片中過氧化氫和丙二醛含量增加，幼苗累積的鎘含量增加。這些結(jié)果表明，OsmiR268是水稻抗鎘的負(fù)調(diào)控因子。2018 年，Ding 等［37］通過研究發(fā)現(xiàn)OsmiR166在水稻鎘積累及抗性中的作用。OsmiR166靶向編碼Ⅲ類同源結(jié)構(gòu)域-亮氨酸拉鏈（HD-Zip）家族蛋白的基因，過表達(dá)OsmiR166增強(qiáng)了水稻對(duì)鎘的抗性。在鎘處理?xiàng)l件下，編碼HD-Zip 蛋白的OsHB4基因出現(xiàn)上調(diào)，而在過表達(dá)OsmiR166的轉(zhuǎn)基因水稻植株中該基因則出現(xiàn)下調(diào)。過表達(dá)OsHB4使得轉(zhuǎn)基因水稻葉片和子粒對(duì)鎘的敏感性增強(qiáng)以及鎘積累增加。

3.4 miRNA 對(duì)水稻應(yīng)對(duì)砷污染的調(diào)控

作為廣泛存在于自然界的環(huán)境類金屬，砷對(duì)生物有極高的毒性。在水稻中，已有數(shù)十種miRNA 被證實(shí)對(duì)砷脅迫具有響應(yīng)性。Liu 等［38］發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)OsmiR528（Ubi：：OsmiR528）的轉(zhuǎn)基因植株對(duì)砷的敏感度高于野生型（WT）水稻。在砷脅迫條件下，Os?miR528-5p和OsmiR528-3p的表達(dá)量在植物的根和葉中均顯著上調(diào)。與野生型植株相比，Ubi：：Os?miR528植株在砷暴露后產(chǎn)生過度的氧化應(yīng)激反應(yīng)和顯著的根、葉氨基酸含量變化。在砷脅迫的條件下，水稻中OsmiR172c會(huì)下調(diào)表達(dá)，從而引起AP2的上升表達(dá)，而AP2作為一個(gè)與花發(fā)育相關(guān)的基因，其上升表達(dá)會(huì)引起水稻從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變［39］。

3.5 miRNA 對(duì)水稻應(yīng)對(duì)鹽脅迫的調(diào)控

植物會(huì)受到鹽的特異性影響，細(xì)胞內(nèi)Na+或Cl-濃度過高會(huì)導(dǎo)致毒性。面對(duì)鹽脅迫時(shí)，通過調(diào)控其靶基因，miRNA 可以介導(dǎo)水稻的鹽脅迫反應(yīng)。

OsmiR319是植物中最早被鑒定和保存的mi?croRNA 家族之一，OsmiR319的表達(dá)受環(huán)境刺激的調(diào)控，提示其參與植物應(yīng)激反應(yīng)，Zhou 等［40］發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)OsmiR319a的轉(zhuǎn)基因植株會(huì)表現(xiàn)出形態(tài)變化，同時(shí)表現(xiàn)出更強(qiáng)的耐鹽性?；虮磉_(dá)分析表明，在過表達(dá)OsmiR319a時(shí)，至少有 4 個(gè)OsmiR319靶基因，即AsPCF5、AsPCF6、AsPCF8 和AsTCP14，以及水稻NAC 域基因AsNAC60的同源基因下調(diào)。結(jié)果證明OsmiR319控制了植物對(duì)干旱和鹽堿脅迫的反應(yīng)。水稻的非生物抗逆性增強(qiáng)與OsmiR319靶基因的顯著下調(diào)有關(guān)。Yang 等［41］通過研究發(fā)現(xiàn)，由 T-DNA插入引起的水稻dh 突變體OsmiR171c過表達(dá)顯著降低了水稻的耐鹽性。與野生型（WT）相比，dh 突變型降低游離脯氨酸含量，提高了鹽處理后的失水率，葉片表皮氣孔密度也增加。在鹽脅迫下，dh突變體的幾個(gè)應(yīng)激反應(yīng)基因較野生型明顯下調(diào)。這些結(jié)果表明，OsmiR171c有助于水稻耐鹽。除此之外，Xia等［28］發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)OsmiR393的水稻植株耐鹽性降低。

作為2 種對(duì)鹽度有反應(yīng)的基因，AsAAO和COP?PER ION BINDING PROTEIN1的 表 達(dá) 量 在Os?miR528過表達(dá)植株中顯著下調(diào)，OsmiR528過表達(dá)水稻提高了植物對(duì)鹽的耐受性。Yuan 等［42］試驗(yàn)證明，OsmiR528在調(diào)節(jié)植物對(duì)鹽分響應(yīng)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，并表明了操縱OsmiR528可以提高植物非生物抗逆性的潛力。

在OsmiR396對(duì)水稻鹽脅迫調(diào)控的研究中發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)OsmiR396c的水稻植株對(duì)鹽脅迫耐受性降低。在相同的處理?xiàng)l件下，過表達(dá)OsmiR396a/b的轉(zhuǎn)基因植株對(duì)鹽的耐受性呈上升趨勢(shì)，這暗示miR?NA 同一家族不同成員在脅迫抗性中可能發(fā)揮不同作用［43］。

4 miRNA 對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

大量的研究結(jié)果證明，miRNA 對(duì)水稻產(chǎn)量具有十分重要的影響。在水稻中，由于miRNA 對(duì)靶基因有負(fù)調(diào)控作用，因此在水稻的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)十分重要的地位。

2010 年，Jiao 等［44］發(fā)現(xiàn)，IPA1 數(shù)量性狀位點(diǎn)編碼OsSPL14、OsSPL14在體內(nèi)則是由OsmiR156調(diào)控表達(dá)。OsmiR156能夠通過切割編碼OsSPL14的mRNA 負(fù)調(diào)控其表達(dá)。通過研究，他們發(fā)現(xiàn)在對(duì)Os?SPL14進(jìn)行點(diǎn)突變后，干擾了OsmiR156對(duì)OsSPL14的調(diào)控，從而產(chǎn)生一個(gè)理想的水稻植株。該植株增加了水稻的抗倒伏性，提高了水稻產(chǎn)量。隨后Wang等［45］發(fā)現(xiàn)，OsmiR156不僅調(diào)控OsSPL14，同時(shí)會(huì)調(diào)控OsSPL16，過表達(dá)OsmiR156會(huì)抑制OsSPL16的表達(dá)，導(dǎo)致種子出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)的表型，從而影響水稻子粒大小，并進(jìn)一步影響產(chǎn)量。Si 等［46］發(fā)現(xiàn)OsmiR156也會(huì)調(diào)控OsSPL13，而OsSPL13是由一個(gè)主要的數(shù)量性狀位點(diǎn)GLW7 編碼，并且正向調(diào)節(jié)細(xì)胞大小，從而提高水稻的谷粒長(zhǎng)度，并進(jìn)一步增加水稻產(chǎn)量。在對(duì)OsmiR172的研究進(jìn)程中，早在 2009 年，Zhu 等［47］就發(fā)現(xiàn)過量表達(dá)OsmiR172可以延緩水稻的小穗分生組織向小花分生組織轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致水稻花和種子發(fā)育缺陷，產(chǎn)生的這些缺陷會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低。2014 年，Lee 等［48］發(fā)現(xiàn)OsmiR172的過表達(dá)會(huì)顯著縮短開花時(shí)間，這意味著OsmiR172具有誘導(dǎo)作用。而研究進(jìn)一步證明OsmiR172的水平隨著植物的衰老而增加。

除此之外，OsmiR396、OsmiR397及OsmiR398均會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)量產(chǎn)生影響。2015 年，Che 等［49］、Duan等［50］、Gao 等［51］都證明OsmiR396調(diào)控 GRF 家族的不同成員從而影響水稻產(chǎn)量。OsmiR397是水稻內(nèi)源性miRNA，作為一個(gè)在幼穗和子粒中高表達(dá)的基因，當(dāng)過表達(dá)OsmiR397時(shí)，水稻的子粒大小會(huì)增加，同時(shí)促進(jìn)穗分枝，最終使水稻產(chǎn)量增加25%，這一結(jié)果是通過OsmiR397下調(diào)其靶點(diǎn)OsLAC所實(shí)現(xiàn)的等［52］。在對(duì)OsmiR398的研究中，Zhang 等［53］在 2017年通過試驗(yàn)證明，抑制OsmiR398的表達(dá)會(huì)導(dǎo)致水稻高度明顯短于野生型，除此之外，穗長(zhǎng)變短、種子數(shù)量減少，且開花時(shí)間與野生型相比短2 周時(shí)間。更重要的是，在粒長(zhǎng)與粒寬的比較中，抑制OsmiR398表達(dá)的植株表現(xiàn)出明顯的減少，進(jìn)一步導(dǎo)致千粒重降低，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量。

在水稻分蘗數(shù)的研究中，肖之源等［54］發(fā)現(xiàn)在過表達(dá)OsmiR444.b.2 之后，水稻分蘗增加。利用STTM技術(shù)，35 個(gè)水稻miRNA 家族的表達(dá)水平被降低后，Zhang 等［53］發(fā)現(xiàn) miRNA 參與調(diào)控水稻分蘗數(shù)。封潔瓊等［55］發(fā)現(xiàn)，OsmiR156過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致水稻植株出現(xiàn)矮化，并且分蘗增多。而吳美婷［56］研究表明，突變OsmiR390會(huì)導(dǎo)致水稻分蘗數(shù)增多，同時(shí)種子變長(zhǎng)。韋懿等［57］則發(fā)現(xiàn)超量表達(dá)OsmiR167a后，植株表現(xiàn)分蘗數(shù)減少。

5 展望

作為最大的基因家族之一，在真核生物中，miRNA占整個(gè)基因組的1%左右。盡管近年來許多研究揭示了miRNA 在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育以及環(huán)境適應(yīng)性方面發(fā)揮廣泛且關(guān)鍵的作用，但依舊有許多miRNA的作用機(jī)制尚不清晰［58］。通過綜合利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)及高通量測(cè)序等技術(shù)，可以對(duì)miRNA 在水稻中的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中具體發(fā)揮的作用進(jìn)行深層次的分析及驗(yàn)證。隨著miRNA 的研究不斷深入，提高水稻產(chǎn)量及水稻抗逆性的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)也會(huì)被進(jìn)一步完善，并為水稻遺傳育種提供新的思路。