近日，揚州大學園藝與植物保護學院水生蔬菜團隊在國際著名期刊International Journal of Molecular Sciences發表了題為Integrated mRNA and Small RNA Sequencing Reveals a microRNA Regulatory Network Associated with Starch Biosynthesis in Lotus （Nelumbo Nucifera Gaertn.） Rhizomes的研究論文。該研究通過對蓮藕節間轉錄組和Small RNA測序的聯合組學分析，揭示了microRNA調控淀粉合成的復雜網絡。   　　蓮藕（Nelumbo nucifera Gaertn.），是蓮科多年生水生草本植物，原產于中國和印度，是我國栽培面積最大的特色水生蔬菜。據國家特色蔬菜產業技術體系統計，2020年全國蓮藕種植面積達到60萬hm2。鮮藕及其加工產品不僅耐貯運，而且富含淀粉、蛋白質、維生素、類黃酮和礦物質等營養成分，以其營養價值和藥用價值而聞名，深受國內外消費者的喜愛。李時珍《本草綱目》中稱藕為“靈根”，味甘，性寒，無毒，為祛瘀生津之佳品。淀粉含量占蓮藕根狀莖干物質總量的70%以上，節間淀粉生物合成是影響蓮藕根狀莖食用品質的主要因素。   　　microRNAs（miRNAs）是植物內源性小RNA的一個重要類別，通過賦予基因調控的序列特異性，影響多種發育和生理過程。當前，miRNAs已經成為改良園藝作物的重要調控因子和有前途的工具。目前，已有miRNAs參與淀粉生物合成的調控研究，但尚未有關于miRNAs調控蓮藕淀粉生物合成的報道。   　　該研究對本課題組選育的蓮藕材料‘Z6’膨大中期三節根狀莖淀粉含量情況進行測定后發現總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉在三節根狀莖中都存在顯著差異。為了進一步研究不同節間淀粉合成相關microRNA和基因的調控作用，我們對不同節間樣本構建了18個文庫進行了轉錄組和Small RNA測序。轉錄組數據顯示有19個基因參與了淀粉生物合成途徑的介導，其中NnSUS1、NnSUS2、NnSUS3、NnSUS4、NnPGM2和NnSS2發揮了重要作用。   　　該研究進一步對蓮藕節間轉錄組和Small RNA測序聯合組學分析，構建了一個microRNA調控淀粉合成的復雜網絡，其中20個miRNAs可以通過調節10個靶基因的表達來調節不同節間的淀粉生物合成。   　　此外，該研究還探討了涉及淀粉生物合成的兩條miRNAs介導途徑：NnumiR396a-NnSS2和NnumiR396b-NnPGM2的潛在規律。qRT-PCR分析、瞬時共表達實驗和雙熒光素酶分析全面證實了這兩個miRNAs與其靶基因之間的負調控關系。與根狀莖三節間的淀粉含量相比，我們可以進一步得出以下結論：NnumiR396a下調NnSS2的表達并最終影響支鏈淀粉的合成，NnumiR396b下調NnPGM2的表達并最終影響總淀粉的合成。我們的結果表明，miRNAs在蓮藕根莖中的淀粉生物合成中起著關鍵作用，并且miRNAs介導的網絡可以調節該組織中的淀粉生物合成。這些結果為蓮藕根莖發育過程中淀粉生物合成的分子機制提供了重要的見解。   　　我院水生蔬菜團隊博士研究生朱婭玫、青年教師趙書平為該論文的共同第一作者；我院水生蔬菜團隊李良俊教授為通訊作者。青年教師吳鵬和馮凱參與了論文指導，研究生鄧康明參與了部分工作。研究獲得了江蘇省“揭榜掛帥”、國家重點研發計劃、國家特色蔬菜產業體系等項目的資助。   　　我院水生蔬菜團隊長期從事水生蔬菜生長發育及重要性狀分子生物學研究，主要致力于解析水生蔬菜產品器官發育、品質形成、重要功能物質代謝的分子機理研究，以及水生蔬菜種質資源評價和創新應用等研究。   　　文章鏈接： https://www.mdpi.com/1422-0067/23/14/7605