10月15日，戚益军研究组与中国科学院遗传与发育生物学研究所程�？硌芯孔楹献鳎凇蹲匀煌ㄑ丁罚∟ature Communications） 在线发表了题为《21-nt phasiRNAs 在水稻雄性生殖细胞中介导靶标mRNA的切割》(21-nt phasiRNAs direct target mRNA cleavage in rice male germ cells)的研究论文。该研究系统鉴定和分析了水稻雄性生殖细胞中的phasiRNAs (phased small interfering RNAs)及其靶标，并阐明了21-nt phasiRNAs通过切割mRNA调控靶标基因的作用机制。

水稻、玉米、小麦等禾本科植物是主要粮食作物。在禾本科植物雄性生殖器官花药中特异表达着一类小RNA—phasiRNAs。phasiRNAs的前体由pol II 转录，经miR2118或miR2275靶向切割后，RDR6 (RNA-dependent RNA polymerase 6)将切割片段转化为双链RNA，这些双链RNA进而分别在DCL4或DCL3b的连续切割下生成首尾相连的一系列21-nt 或24-nt phasiRNAs。在水稻生殖细胞中，众多phasiRNAs与生殖细胞特异表达的MEL1/OsAGO5c相结合。phasiRNA生成通路关键因子的功能缺失或特定phasiRNA的异�？傻贾挛旅艋蚬饷粜坌圆挥砻鱬hasiRNA在调控雄性生殖细胞发育和植物育性中发挥重要功能。但迄今为止，phasiRNAs的靶标及其功能机制尚不清楚。

在这项研究中，戚益军研究组与程�？硌芯孔楹献鳎孟晕⑸闳〉姆椒ǚ掷胧占思跏至袸早前期、四分体时期和小孢子时期的雄性生殖细胞。通过低起始量小RNA测序，系统鉴定了生殖细胞中的phasiRNAs，发现21-nt phasiRNAs在减数分裂I早前期生殖细胞中丰度最高。此外，戚益军研究组开发了低起始量降解组建库测序的方法，该方法可用ng级总RNA在全基因组范围内检测mRNA降解产物。运用此方法，发现435个蛋白编码基因及71个转座子可被不同序列的21-nt phasiRNAs切割。

这些靶标基因在碳水化合物生成及代谢通路中富集。在突变体rdr6-2和 mel1-4中，21-nt phasiRNAs的积累减少，部分靶标基因表达上调，表明21-nt phasiRNA可通过切割mRNA调控靶标基因表达。

该研究首次揭示了植物生殖细胞中phasiRNAs的靶标和作用模式，是phasiRNAs研究的一个突破性进展，同时对利用phasiRNA开发作物雄性不育系提供了新思路。

清华大学戚益军教授与中科院遗传发育所程�？硌芯吭蔽寐畚墓餐ㄑ蹲髡撸寤笱Р┦亢蠼舴珊筒┦可滴寐畚墓餐谝蛔髡�。清华大学博士生付泽宇和中科院遗传发育所博士生刘长振、助理研究员沈懿参与了该研究的部分工作。该研究由国家自然科学基金委、科技部重点研发计划和生命科学联合中心提供经费支持。

原文标题：

21-nt phasiRNAs direct target mRNA cleavage in rice male germ cells

https://www.nature.com/articles/s41467-020-19034-y