央廣網(wǎng)上海8月31日消息（記者傅聞捷 通訊員李沁園）復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、遺傳工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授楊金水課題組和副教授蘇偉合作研究，從一個(gè)水稻產(chǎn)量性狀相關(guān)基因簇LRK（leucine-rich repeat receptor kinase）上游鑒定到一例長(zhǎng)鏈非編碼轉(zhuǎn)錄物，命名為L(zhǎng)AIR（LRK cluster intergenic antisense RNA）。水稻中LAIR的過(guò)表達(dá)可以引起LRK基因簇部分基因的轉(zhuǎn)錄上調(diào)，改變LRK1基因組位點(diǎn)的組蛋白修飾狀態(tài)，并在植株水平產(chǎn)生顯著的增產(chǎn)表型。8月29日，相關(guān)研究成果以《水稻長(zhǎng)鏈非編碼RNA LAIR過(guò)表達(dá)增加產(chǎn)量并調(diào)控鄰近座位基因簇表達(dá)》（“Overexpressing lncRNA LAIR increases grain yield and regulates neighbouring gene cluster expression in rice”）為題在線發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

　　2012年，Djebali等人通過(guò)高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，真核生物基因組產(chǎn)生大量不具有蛋白質(zhì)編碼能力、功能尚未明確的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，即稱為遺傳“暗物質(zhì)”的非編碼RNA。其中，長(zhǎng)度大于200 nt的一類大型轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA），作為重要的調(diào)控因子廣泛參與多樣化的生物學(xué)進(jìn)程，這一現(xiàn)象被多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)。近年來(lái)的熱點(diǎn)研究認(rèn)為，lncRNA可以作為分子骨架，結(jié)合多類染色質(zhì)修飾復(fù)合體并定位于基因組特異性位點(diǎn)，通過(guò)表觀遺傳修飾來(lái)調(diào)控相應(yīng)基因表達(dá)。目前在植物中，lncRNA的研究結(jié)果相對(duì)有限，尤其在作物品種水稻中，與產(chǎn)量性狀相關(guān)的lncRNA尚未報(bào)道。

　　該課題組早在2006年就在水稻中定位到一個(gè)QTL（Quantitative Trait Locus）位點(diǎn)，可以顯著提高田間產(chǎn)量。精細(xì)定位最終鎖定一個(gè)含有8個(gè)LRR（leucine-rich repeat）-Kinase編碼基因的基因簇，命名為水稻產(chǎn)量基因LRK基因家族。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步從LRK基因簇上游5’端區(qū)域，位于LRK1座位處，鑒定到一例反義鏈轉(zhuǎn)錄物L(fēng)AIR。LRK1位于LAIR第一個(gè)內(nèi)含子中，兩者之間沒(méi)有序列重疊區(qū)。LAIR過(guò)表達(dá)能夠激活部分LRK基因表達(dá)水平，并在水稻植株水平表現(xiàn)出產(chǎn)量性狀顯著改良表型。基因組表觀遺傳分析發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)LAIR的株系中在轉(zhuǎn)錄激活的LRK1基因染色質(zhì)區(qū)域存在組蛋白H3K4me3和H4K16ac修飾富集信號(hào)。此外，染色質(zhì)修飾蛋白OsMOF和OsWDR5也富集于LRK1基因組區(qū)域。與此同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，LAIR能夠在水稻細(xì)胞內(nèi)結(jié)合染色質(zhì)修飾蛋白OsMOF和OsWDR5，并可與LRK1基因的5’-和3’-非翻譯區(qū)特異互作。

圖：LAIR激活調(diào)控LRK基因簇并改良產(chǎn)量性狀

　　a. LAIR轉(zhuǎn)錄自LRK基因簇上游反義鏈；b. LAIR過(guò)表達(dá)產(chǎn)生增產(chǎn)表型；c. LAIR激活調(diào)控LRK基因簇；d. LAIR調(diào)控功能模式圖。

　　本研究首次在水稻中鑒定到一例與產(chǎn)量性狀相關(guān)、起轉(zhuǎn)錄激活作用的lncRNA，可能經(jīng)由表觀遺傳途徑，調(diào)控一個(gè)基因簇的表達(dá)。這一植物lncRNA分子功能研究領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)將為農(nóng)作物的遺傳改良帶來(lái)新的思路和途徑。

　　復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、遺傳工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士王瑩為論文第一作者，蘇偉和楊金水為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水稻功能基因組研究與應(yīng)用”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、上海市科技興農(nóng)重點(diǎn)攻關(guān)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源創(chuàng)新基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的基金資助。