R-loop是由RNA:DNA杂合链和单链DNA构成的三链染色质结构，越来越多的研究发现R-loop在基因组转录与复制调控、DNA损伤以及损伤修复、端粒维持等生理过程中均发挥重要作用。R-loop在植物中的生理功能在2013年被首次报道(Sun et al., 2013)。近年来，随着一系列R-loop高通量测序技术的开发和研究体系的建立，植物中R-loop的研究已取得了长足的进步。

JIPB近日在线发表了清华大学孙前文实验室题为“R-loops: A new genome regulatory element in plants”的特邀综述文章（https://doi.org/1?0.1111/jipb.13383），系统介绍了近年来植物R-loop生物学领域的研究进展，内容涵盖R-loop的形成机制和调控因子、检测技术以及植物R-loop的生物学功能。

论文首先综述了R-loop的形成机制和调控因子。目前的观点认为R-loop伴随着转录进程而产生，新合成RNA从模板DNA链上解离后，经重新退火与其模板形成RNA:DNA杂合链，非模板链以单链的形式存在。这种三链结构常发生于具有G四联体等拓扑结构特性的基因组区域，受到如核糖核酸酶RNase H、RNA:DNA解旋酶、DNA拓扑异构酶，以及染色质重塑蛋白等因子的精细调控，并与DNA甲基化、RNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传调控密切相关。综述进一步对目前已开发的R-loop检测技术进行了系统总结和比较。这些检测技术的发展为揭示不同物种全基因组R-loop分布和动态变化特征提供了研究工具和技术支持，最终为领域内系统地探究R-loop的生物学功能提供重要工具。此外，论文还展望了单细胞测序技术的开发以及基于机器学习的R-loop预测工具的发展，相关的应用或对探测R-loop在不同物种及不同生理过程中的功能提供帮助。随后，该综述重点介绍了植物中R-loop研究进展，描述了拟南芥、玉米、水稻和杨树等植物中R-loop在全基因组分布特征，并详述了R-loop在植物基因组转录复制、RNA加工、染色质三维结构调控、基因组稳定性维持等过程中的生物学功能（图1）。最后，该论文探讨了植物基因组R-loop的研究方向及R-loop检测方法发展的新趋势，并对R-loop研究在未来农业生产中的潜在应用进行了展望。

图1 R-loop参与的植物基因组调控及相应的生物学功能

清华大学生命学院孙前文实验室长期致力于R-loop生物学功能研究和检测技术的开发与优化。目前，该实验室围绕方法开发及R-loop参与植物基因组调控和稳定性维持等的机制和生物学意义进行了一列系列研究(Sun et al., 2013; Shafiq et al., 2017; Xu et al., 2017; Yang et al., 2017; Yuan et al., 2019; Xu et al., 2020; Yang et al., 2020;Cheng et al., 2021; Liu and Sun, 2021; Wang et al., 2021)。

周劲聪博士和张卫峰博士为论文共同第一作者，孙前文副教授为论文通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委等经费的支持。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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