深度解析林木次生生长遗传调控机制

766201564

近日，北京林业大学教授张德强研究团队依托林木分子设计育种高精尖创新中心与国家重点研发计划课题，以毛白杨群体为模式，采用转录组测序、基因组重测序、SNP检测等技术手段及关联作图策略，系统揭示了林木次生微管组织差异表达lncRNAs的全基因组分布模式与表达规律，发现lncRNA保守序列元件主要与“维管组织模式形成”、“植物细胞壁”和“木质部生长发育”等相关，可通过顺式或反式作用方式调控“碳水化合物合成”和“植物激素信号传导”相关的5352个编码蛋白基因。

据介绍，林木次生生长源于维管形成层，通过径向分裂向外形成次生韧皮部，向内形成次生木质部，即木材。因此，深度解析林木次生生长的遗传调控机制，为提高林木产量与品质，保障木材战略安全具有重要意义。然而，对于生命现象的重要遗传调控因子，如长链非编码RNAs（lncRNAs）在次生生长过程中的调控作用仍不明晰，林木群体基因组水平上解析lncRNA基因的等位遗传变异及其遗传效应尚属空白。

张德强研究团队的成果阐明了lncRNAs可通过“直接靶定”和“海绵效应”两种方式受到杨树miRNAs的调控，形成由miRNA介导的iRNA-lncRNA-mRNA联合调控网络。利用加性、显性及上位性效应联合作图模型，系统解析了lncRNA及其靶基因等位变异规律及其遗传效应，发现lncRNA及其靶基因内1163个SNPs位点与林木生长及木材品质形状显著关联，可解释表型变异的1.2%-29.3%。研究首次将多基因关联作图理论应用到lncRNAs及其靶基因遗传互作研究层面，为探究非编码RNA-靶基因遗传互作机制提供了新的研究理论与策略。

据悉，该研究成果已于近日在线发表于国际著名遗传学杂志《DNA Research》上（影响因子为5.267）。生物学院在读博士生周大凌为论文第一作者，张德强教授为通讯作者，团队成员杜庆章、陈金辉和王情世参与了该研究的具体实验工作。