放几天的香蕉皮上会长黑点这个问题终于被中国专家搞清楚了

  (miRNA)是植物学研究中最受关注的一类小分子RNA(small RNA),。其长度只有21-24nt,却参与到植物生长发育和逆境响应的多个生物学过程,包括器官决定、叶片生长、花芽分化、病毒抵御、高低温适应等。每类植物的MIRNA基因座有数百个,有的miRNA家族存在多个成员,它们在不同物种中,往往通过靶向特定的、具有类似功能的基因家族成员(编码基因)而实现其转录后调控功能。如miR156--SPL,miR167--ARF,miR397--LAC等。

  该研究发现miR528在香蕉中靶向多酚氧化酶(PPO)基因,在香蕉低温胁迫过程中扮演非常重要的角色。低温条件下,香蕉中miR528表达下降,导致PPO基因表达成百倍增加,从而引起活性氧(ROS)水平的上升,最终导致香蕉果皮褐变性状的出现(知道为什么香蕉放在冰箱里会褐变了吧?)。

  同时,该研究通过大范围比较基因组分析,发现miR528在不同的单子叶植物中具有不一样的靶向偏好性, 是大部分靶基因都编码含铜相关蛋白,通过参与多样化的氧化还原反应广泛调控植物体内活性氧的代谢平衡。

  低温往往可以延长果蔬的货架期。但当香蕉放在较低温度下(低于12C)时开奖结果。果皮会逐渐产生褐变而使其失去商品价值。作者首先比较了香蕉在高低温处理下,其果皮中sRNA组与室温处理之间的区别,发现差异表达的miRNA明显偏好地靶向编码氧化还原相关蛋白的基因。

  通过实验验证与进一步数据分析,发现miR528对低温有明显响应,而其靶向多酚氧化酶PPO基因。

  在冷胁迫过程中,miR528和靶向的PPO基因呈现明显的负相关。PPO已被证明与不同果蔬如苹果、桃子、菠萝和蘑菇等的褐变现象密切相关,因而香蕉在低温处理下,由miR528介导PPO参与香蕉果皮褐变过程可能类同。

  miR528——单子叶植物ROS平衡管理者,miR528在香蕉中靶向PPO基因,这与其它单子叶植物中报道的不一样,这一结果引起了作者团队的关注。

  通过进一步整合分析近乎所有已测序的单子叶植物基因组与转录组(OneKP)数据,作者团队发现miR528几乎存在于所有单子叶植物中。而与已知的保守miRNA家族不同,miR528在大多数物种中只有一个拷贝,且其成熟序列也表现出明显的一致保守性,暗示存在着独特的进化选择过程。

  拷贝数保守,成熟序列也保守,那么靶基因呢?通过大规模的靶向预测与人工数据分析,作者团队发现miR528同一物种中,可以靶向了不同的基因家族,而其靶位点的位置没有明显的保守性,可能在CDS,也可能在5-UTR或3-UTR区域。miR528虽然是单子叶植物保守的miRNA,但其靶向的基因家族伴随单子叶物种的分化,存在明显的偏好变化。

  生物学问题的有趣之处在于,我们常常既可以从看似共性的问题中发现个性,也可以从看似个性的状态中提取出共性。miR528的靶基因似乎是分散到非常多的基因(家族),包括AAO,LAC,CBP和PPO等。这些基因均是以家族的形式存在于不同的物种中。通过对这些家族的功能或特点进行分析,作者团队发现了有趣之处:即

  铜(Cu)是植物所必须的微量元素,其常常存在于氧化还原酶或过氧化物歧化酶的活性中心,是后者的核心组分。这些酶的含量与活性直接影响了植物体内的氧化还原(ROS)平衡态,进而关系到植物的正常发育与胁迫响应。miR528广谱地靶向含铜蛋白,这直接让其成为单子叶植物中ROS的平衡管理者。miR528一方面靶向PPO、AAO、AO、LAC等,促进ROS的产生;而另一方面也可以靶向POD、SOD等,参与ROS的清除,从而在ROS产生与清除的博弈之间发挥平衡作用。