miR399-PHO2模塊的特異調節方式
圖片來源: DGIST Mir399-pho2
環境因素促使小 RNA 片段調節植物光合作用中氣孔的發育和分佈。韓國 DGIST 研究人員的這一發現發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》雜誌上，可能會進一步提高農作物的產量。
分佈於於葉片表面的微小孔洞，稱為氣孔。它們周圍有兩個“保衛細胞”，參與植物和大氣之間的氣體交換和水分流失。
科學家們已經對植物的幹細胞是如何變成保衛細胞有很多研究，對這一過程涉及開啟和關閉相關基因的分子信號有很好的認識。但是，除了正常的遺傳過程外，環境因素也會影響氣孔的發育和分佈。例如，病原體感染、高二氧化碳水平和高溫導致孔隙密度降低。
DGIST的分子細胞生物學家 June Kwak 和他的同事們研究了被稱為微小RNA (microRNAs，miRNAs)的 RNA 片段是否參與了由周圍環境引發的氣孔形成和分佈。微RNA是一種基因調節因子，它賦予多細胞生物一定程度的靈活性，以應對和適應環境的變化。
Kwak和他的團隊開發了一種方法，讓他們能夠“看到”從幹細胞到保衛細胞的整個轉化過程中，哪些miRNA被激活。他們發現，在一種叫做擬南芥的植物中，略多於一半的已知miRNA在保衛細胞發育的不同階段開啟。抑制或增加miRNA的表達，改變了保衛細胞的形成和分佈，表明miRNA在氣孔發育中起重要作用。
在高表達miRNA的轉化植物，植株氣孔發育表型的熒光顯微圖像
重要的是，他們挑出了一種被稱為miR399的miRNA，因為它參與了對氣孔模式的控制。已知miR399參與調節植物細胞內的磷酸鹽轉運蛋白，提示氣孔發育與植物體內磷酸鹽穩態之間存在聯繫。
Kwak 說: “這項研究揭示了miRNA是氣孔發育和調控的重要組成部分 。”。 “進一步的研究將有助於確定以前未知的控制氣孔發育的細胞過程。我們期望我們的研究結果將有助於提供一種通過調整氣孔密度來提高作物產量的策略，從而有效地控制光合作用以應對環境變化。”
Jiali Zhu et al, Regulation of stomatal development by stomatal lineage miRNAs, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1919722117
https://www.pnas.org/content/117/11/6237
https://phys.org/news/2020-03-sesame-micro-rnas-pores.html
作者單位：DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)
譯文校稿：LuLu
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