北京大学贺新强课题组/李磊课题组揭示拟南芥木质部管状分子发育的microRNA调控网络

在植物体中，木质部管状分子（Tracheary Elements，TEs）负责水和无机盐等物质的运输，对植物生长发育至关重要。TEs分化经历命运决定、细胞伸长、次生壁形成和程序性死亡，最终形成中空的成熟管状分子。这一过程受到激素、转录因子和降解酶等因素的复杂调控。microRNAs（miRNAs）是一种长为20-24nt的内源非编码小RNA，通过特异性靶向互补mRNA抑制基因表达。尽管许多miRNAs已被证明参与调控植物的生长发育过程，但TEs分化过程中miRNAs的动态变化及调控网络尚不完全明晰。

2025年1月，北京大学生命科学学院贺新强课题组与北京大学现代农业研究院李磊课题组合作在国际著名植物学专业期刊Plant Cell上发表了题为“MicroRNA analysis reveals two modules that antagonistically regulate xylem tracheary element development in Arabidopsis”的论文，建立了TEs分化不同发育阶段miRNAs共表达网络，发现miRNAs网络中存在两个负相关模块，对其中重要miRNAs的功能进行了分析，为植物生长发育中miRNA的调控研究提供了新的见解。

贺新强课题组利用拟南芥管状分子诱导培养系统（Vascular cell Induction culture System Using Arabidopsis Leaves，VISUAL）对TEs分化过程中的miRNAs进行分析，揭示了TEs分化过程中miRNAs的动态变化，建立了TEs分化不同发育阶段的miRNAs共表达网络，发现miRNAs网络中存在两个负相关模块，并且每个模块都表现出很强的模块内正相关和模块间负相关（图1A）。分别对两个模块内关键节点miRNA的分析发现miR408促进TE分化，而miR163抑制TE分化（图1，B和C）。此外，在杨树次生木质部发育过程中也鉴定到类似的两个miRNA模块，揭示了其在木质部TEs分化调控中的保守性和重要性。

图1. 木质部TEs分化中的miRNAs调控（A）TEs分化过程中的miRNA网络（B、C）VISUAL诱导72小时后，野生型（WT）、amiR408和mir163子叶的管状分子分化

论文线上发表不久，Plant Cell编辑Meenu Singla-Rastogi以“Yin and Yang: A pair of miRNA modules antagonistically regulate xylem development”为题撰写了评论文章，认为本文发现了相互拮抗的miRNA模块在植物不同发育过程中的调控作用，为后续阐明miRNA在植物发育中的功能研究提供了基准和参考。

北京大学生命科学学院已毕业博士研究生、北京大学与京东方科技集团联合博士后刘春浩为该论文的第一作者。贺新强和李磊为该论文的共同通讯作者。北京大学在读博士生李桉、南京林业大学郭仲龙副教授等为本文作出了重要贡献，北京大学生命科学学院公共仪器中心和凤凰工程蛋白质平台提供了技术支持。该工作得到了国家自然科学基金、北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室的支持。