北林安新民综述与年龄途径相关miRNA参与树木营养相变研究
营养时相转变是开花植物由童期向成年期转换的重要事件，开花时间对植物成功繁殖至关重要。植物成花机制是一个复杂的调控网络，目前开花调控通路在模式植物以及一些作物中已经建立了基本模型（图1），但在多年生树木中关于开花调控的研究尚不够深入，关于年龄调控途径的研究则更是近乎空白。因此，进一步加深对树木中与年龄途径相关的miRNA作用机制的研究，对于揭示多年生木本植物开花的分子调控机制具有重要的意义，并将推进林木分子育种的进程。
2023年4月，Forestry Research在线发表了北京林业大学安新民教授团队题为“Regulatory roles of miRNAs associated with aging pathway in treevegetative phase change的综述文章。本文主要介绍了在植物中由miR156-miR172介导的年龄途径对于开花时间的调控模型，总结了近年来在木本植物中miR156和miR172在年龄途径的最新研究进展，以及与二者共同调控林木营养相变和开花时间的其他miRNA的作用。
图1 拟南芥中的开花诱导途径
图2 杨树STTM-miR156af表达干扰与MIR172h过表达转基因株系
该文总结了近几年来miRNA在树木开花调控中的作用，主要围绕miR156-SPL-miR172介导的年龄途径进行总结，除此之外还介绍了与年龄途径相协调共同促进开花的miR159和miR169。miR156表达水平随着植株的的发育而逐渐下降，其靶基因SPLs 表达水平不断升高，从而激活下游miR172的表达，进一步抑制AP2 等开花抑制子的表达来加速植物的开花。文章中指出包括杨树（Populuscanadensis）、桑树（Morus alba）、麻风树（Jatropha curcas）、栎树（Quercusacutissima）和桉树（Eucalyptus globulus）等多个树种中都存在miR156-SPL-miR172调控网络，在这些被子植物中miR156和miR172是保守的，并且它们及其靶基因具有固定的表达模式（即表达量随着年龄的升高而升高或下降），经验证均在调控树木营养相变和开花时间中发挥了重要作用。文章中也对裸子植物的miR156与miR172进行了汇总，结果表明，在裸子植物中虽然miR156和miR172是保守的，但是在裸子植物中并没有发现他们与年龄相关的表达模式。
基于杨树基因组数据，我们对miR156和miR172家族的前体和成熟序列进行分析，并根据对家族成员的序列分析、二级结构和靶基因预测以及表达模式研究，分别构建STTM-miR156af表达干扰载体和35S::MIR172h过表达载体。通过农杆菌介导的遗传转化和DNA、RNA水平鉴定获得转基因株系。与野生型相比，STTM-miR156af株系株高降低35.44%，35S::MIR172h株系株高增加26.82%（图2），我们将对转基因株系的表型数据进一步进行统计分析，并结合转录组数据探讨miR156与miR172的作用机制，为阐明受年龄途径调控的杨树成花机制提供依据。除此之外本文还总结了林木中的miR159通过其靶基因GAMYB 直接促进MIR156A和MIR156C以及它们的靶基因的转录，来平衡时相转变的时间。本文也对miR169-NFYA模块进行了介绍，miR169的靶基因NFYA 通过调节miR156及开花整合子FT 来调控林木开花时间。
总之，该文综述了多篇关于树木年龄途径调节开花时间的相关文献，梳理了近年来以年龄途径为主要方向，结合miR159和miR169，共同调节树木开花的调控网络，加深了我们对多年生树木开花机制的理解。
北京林业大学安新民教授为该论文通讯作者，博士研究生李影为论文第一作者，北京林业大学陈婷婷、Wasif Ullah Khan参与了本文写作和修订。该研究得到了“十四五”国家重点研发计划（2021YFD2200101）和国家自然科学基金（31870652、31570661）的支持。
作者团队介绍
近年来，安新民教授团队（图3）在杨树生殖发育调控、杨树基因组与进化方面取得了阶段性突破进展。发现并鉴定了ZY、ZX、WX、WY性别决定的基因型，克隆鉴定了性别决定基因FERR、FERR-R，并获得了这两个基因过表达（OE）、基因敲除（KO）的株系，采用RNAi和显性负突变（DNM）技术调控PtLFY、PtAP1、PtAG 的控花转基因杨树已进入中间试验阶段；完成了首个毛白杨高质量单倍型基因组组装，揭示了白杨派杨树进化历史中的复制与分化事件，首次从全基因组水平解析了毛白杨的亲本起源。
图3 安新民教授团队部分成员合影
https://doi.org/10.48130/FR-2023-0009
关于
Forestry Research
Forestry Research是一本专注于林学领域的期刊，一本全新的国际化的、开放获取的、具有严格的编辑筛选和评估流程的期刊。主要发表与森林科学和多个相关领域的研究论文、方法、综述和观点；涵盖范围从分子到种群，再到生态系统。期刊主编由美国密歇根理工大学林业资源与环境学院卫海荣教授担任，北京林业大学钮世辉教授担任期刊执行主编。
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