MicroRNAs（miRNAs）是一类长度为18～24 nt的小分子非编码RNA，转录后参与调控基因表达，是植物生物学过程的重要调节因子。据报道，miRNAs参与大豆根瘤的形成和发育（如miR172c），以及固氮。高通量小RNA测序技术的发展极大地促进了结瘤相关miRNAs的发现，尤其是参与调节结瘤自主调控（AON）途径和植物激素信号转导的miRNAs。

2023年8月31日，New Phytologist在线发表了香港中文大学生命科学院、农业生物技术国家重点实验室大豆研究中心林汉明（Lam Hon-Ming）教授团队完成的题为“MicroRNA 4407 modulates nodulation in soybean by repressing a root-specific ISOPENTENYLTRANSFERASE(GmIPT3)”的研究论文，揭示了一种新的miRNA介导大豆结瘤的调控机制，MiR4407在侧根和根瘤发育中发挥双重作用。

该团队前期在大豆根和根瘤中鉴定到miR4407，并且它在接种根瘤菌的根中被抑制，但其在大豆中的功能尚不清楚。MiR4407为大豆所特有的miRNA，能够正向调节侧根的发生和根系结构，并抑制根系特异性异戊烯基转移酶基因ISOPENTENYLTRANSFERASE（GmIPT3）的表达。已知IPT是细胞分裂素（CK）合成的重要限速酶。通过改变miR4407和GmIPT3的表达，本研究对miR4407在侧根和根瘤发育中的功能进行了鉴定。

miR4407和GmIPT3均在根内皮层和根瘤原基中表达；接种根瘤菌后，两者分别显示下调和上调。miR4407过表达转基因大豆的毛状根根瘤数量减少，而过表达野生型GmIPT3株系或miR4407抗性GmIPT3突变体（mGmIPT3）的根瘤数量显著增加。miR4407和GmIPT3功能的机制也与AON有关，其中miR4407过表达抑制miR172c并激活其靶标Nodule Number Control 1（GmNNC1），开启AON。外源添加CK能够模拟GmIPT3过表达对miR172c的影响，表明GmIPT3通过增强根来源的CK来调控结瘤。因此，本研究证实在大豆中，miR4407作为一种重要的调节因子，通过调控GmIPT3的表达以协同调节并优化根瘤形成和AON信号转导。

图1. MiR4407负调控大豆根瘤的形成

图2. miR4407、GmIPT3和细胞分裂素（CK）调控大豆根瘤形成的模型

香港中文大学林汉明教授和李敏华博士为论文共同通讯作者，范克兢博士为本文第一作者。该项工作得到了香港研究资助局卓越领域计划（AoE/M-403/16）和罗桂祥生物医学研究基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.19222

转自：“植物生物学研究”微信公众号

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