今年第17篇！朱健康团队揭示了microRNA396调控水稻产量和氮素同化！

在农业生产中，化肥和农药的施用，是作物高产稳产的重要保障因素。其中，氮肥是施用量最大的化肥类型，并且随着人们追求农作物产量的增加施用量逐年增加。但是，大量氮肥的施用使其经济和生态效益呈下降趋势。因此，培育氮肥高效利用的新品种是降低农业生产中成本投入、减少生态破坏、保障农作物产量的一种有效途径。

9月27日，国际顶级综合类期刊National Science Review（IF:13.22）在线发表了由中科院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究组完成的题为“Disruption of MIR396eand MIR396f improves rice yield undernitrogen-deficient conditions”的研究论文。该成果研究了关于植物中microRNA途径调控氮肥高效利用的最新研究进展。该研究找到了一条在高产作物品种中提高氮肥利用的有效方法，为保证作物产量、降低生产成本投入、减少环境生态影响的可持续发展农业带来了新思路。

朱健康研究组团队人员，从前期构建的水稻microRNA突变体库中筛选到一个影响粒型和株型的关键调控因子miR396。尽管miR396前期被证明可能是调节调节水稻重要功能基因OsGRF4的一个关键因子，但具体miR396成员间调节作用的差异未见研究报道。根据miRBase注释，水稻中miR396共有8个家族成员。各个成员间成熟区序列有相似性和核酸多态性。进一步分析发现，各个成员在不同组织中的积累水平有很大差异。其中miR396e和miR396f成员在植物生殖组织中积累水平最高。

该研究应用CRISPR/Cas9基因组编辑技术分析了miR396不同成员间的功能差异。发现在不同成员的基因编辑突变体中，只有miR396e/f突变体表现出明显的发育表型。表现为谷粒长度和宽度明显增加，穗长和穗分支数目增加。

进一步研究发现，miR396ef主要靶向下游生长调节因子（GROWTH REGULATINGFACTORS）的三个功能基因OsGRF4，OsGRF6和OsGRF8来影响粒型和穗型的发育。其中，GRFs的互作因子GIF1/2/3也参与到此调节过程中。

前期研究发现，OsGRF4是氮素吸收、同化和转运的重要调节基因。miR396e/f作为其上游调节因子是否存在响应。本实验发现，mir396e/f突变体可以提高植物体的耐低氮逆境胁迫，在低氮条件下表现出高产稳产的特性。在未施用氮肥的实验田块中，mir396e/f突变体增产效果比常规条件下更为明显。更为重要的是，突变体的整个地上部生物量积累水平与对照组相比也有大幅度的提高。这一发现，为农作物耐低氮品种培育提供了有利的靶点选择。

该研究获得了中科院战略先导项目，国家自然科学基金，博士后基金等项目的资助。朱健康团队张金山博士和周振宇为本论文第一作者，张辉博士（现为上海师范大学生命科学学院教授）和张金山博士为该论文的通讯作者。朱健康研究员参与项目指导工作。

论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz142